Preview

Научный вестник МГТУ ГА

Расширенный поиск
Том 26, № 3 (2023)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.26467/2079-0619-2023-26-3

К 100-ЛЕТИЮ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ 

8-24 258
Аннотация

В статье впервые представлена статистика производства и разработки пассажирских самолетов в мире. Приведена методика получения результатов, оценена их погрешность. Уточнено, что именно считается пассажирским самолетом. Показано, что за весь XX век построили только 60 тысяч пассажирских самолетов. Это менее 3 % от общего выпуска самолетов всех классов. Суммарная их вместимость составляет менее 5 млн человек, или менее тысячной доли населения Земли к концу прошлого столетия. И эти 60 тысяч самолетов обеспечили невиданную раньше мобильность населения. Выявлено, что лидирующая роль в пассажирском самолетостроении XX века принадлежит США, СССР занимал устойчивое второе место. Описаны подъемы и спады производства самолетов, в том числе спады во время Великой депрессии, Второй мировой войны и глобальный спад (в СССР, США и других странах) в начале 1960-х годов, сменившийся быстрым ростом выпуска. Показано, что количество производимых самолетов в последнюю треть XX века оставалось примерно постоянным, но их средняя вместимость быстро росла, что во многом обеспечило бурный рост авиаперевозок за этот период. Дана динамика массы конструкции в расчете на одного пассажира. Приведена динамика количества новых моделей пассажирских самолетов. Показано, что в последние 30 лет века это число было примерно постоянным и почти все модели, дошедшие до испытаний, были запущены в серийное производство. В период же между мировыми войнами около половины всех испытанных в полете моделей оставались опытными образцами. Дано изменение соотношения количества самолетов по числу двигателей. Отмечены ренессанс трехмоторных самолетов в 1960-е годы, практически полное исчезновение одномоторных пассажирских самолетов к концу века и стабильный размер небольшой доли четырехмоторных самолетов в последние 30 лет века.

ТРАНСПОРТНЫЕ СИСТЕМЫ 

25-37 238
Аннотация

В настоящее время все большее внимание авиационной общественности и властей уделяется безопасности полетов на этапе посадки. Это объясняется повышенной частотой инцидентов на финальном этапе полета и значительными угрозами, связанными с последствиями этих событий. Статистика авиационных происшествий показывает, что с 1959 по 2019 год 55 % всех катастроф в мире произошли на этапах посадки и взлета. Указанные катастрофы стали причинами 51 % всех смертельных случаев на борту воздушных судов. В большинстве случаев причины этих авиационных происшествий связаны с каким-либо видом человеческой ошибки. Нерасчетные условия на аэродроме также оказывают значительное негативное влияние на вероятность и тяжесть авиационных происшествий. Растущая интенсивность полетов и загруженность воздушного пространства, жесткие ограничения, налагаемые управлением воздушного движения, необходимость выполнения множества процедур и общее напряжение экипажа в сочетании с динамически изменяющимися внешними условиями способны дезориентировать экипаж и привести к посадке с превышением установленных ограничений. Поиск решения в части предотвращения выкатываний воздушного судна за пределы взлетно-посадочной полосы активно ведется как на уровне авиационных властей, так и на уровнях производителей и эксплуатантов. В рамках данной обзорной статьи проанализированы основные внешние и эксплуатационные факторы, влияющие на динамику и характер пробега воздушного судна по взлетно-посадочной полосе, в том числе на примере нескольких катастроф, произошедших за последние годы. Кроме того, в статье особое внимание уделено рассмотрению методов предотвращения и предупреждения выкатываний воздушного судна на основе принципов активной защиты. В частности, в статье рассмотрены основные аспекты работы бортовых электронных систем, устанавливаемых на воздушных судах производства Boeing и Airbus, выделены возможные направления их совершенствования. Особое внимание уделено влиянию пилота и возможности учета его действий в прогнозировании исхода посадки.

38-52 250
Аннотация

В результате окисления реактивных топлив в них образуются нерастворимые осадки, называемые смолами или высокотемпературными отложениями, существенно снижающие химмотологическую надежность агрегатов топливных систем авиационных двигателей: топливорегулирующей аппаратуры, топливно-масляных радиаторов, фильтров тонкой очистки и пр. Основными факторами, интенсифицирующими процессы окисления реактивных топлив, являются качество и кондиционность топлива и его температура. В связи с этим на предприятиях авиатопливообеспечения осуществляется постоянный контроль показателей термической стабильности авиационных топлив. Широко применяемым отечественным методом оценки термоокислительной стабильности авиационных топлив является метод в статических условиях (ТСРТ), зарубежным – динамический метод (JFTOT). Мнения насчет применения того или иного метода для объективной оценки термостабильности авиационных топлив расходятся. В статье рассматриваются основные положения, касающиеся стабильности реактивных топлив, дается обзор методов и показателей, характеризующих термоокислительную стабильность авиационных топлив, приводятся статистические данные многолетнего использования статического (ТСРТ) и динамического (JFTOT) методов оценки качества отечественных марок топлив для дозвуковых ВС ТС-1 и РТ, поступающих на авиапредприятие. Показано, что использование динамического метода (JFTOT) с текущими параметрами работы не является актуальным.

53-65 228
Аннотация

В настоящее время большое количество авиационных происшествий связано с потерей управления в полете и столкновением с землей в управляемом полете. Зачастую это происходит вследствие изменения условий полета, относительно которых происходила подготовка к вылету, и связано с необходимостью оперативного перестроения маршрута полета в условиях повышенной психофизиологической нагрузки и дефицита времени на принятие решения. Причинами перестроения ранее принятого и реализуемого в автоматическом, директорном или ручном режимах управления плана полета может стать, например, возникновение на пути следования грозовых очагов или появление не учтенных при планировании искусственных или естественных препятствий. Отсутствие полной ситуационной осведомленности является достаточно частой причиной авиационных происшествий для воздушных судов малой авиации. Авиационные происшествия самолетов транспортной категории, как правило, связаны с неправильными действиями экипажа при обнаружении на пути следования опасных зон полета. В статье, носящей обзорный характер, анализируются современные бортовые средства обнаружения препятствий, а также необходимые действия пилота, связанные с изменением маршрута полета с целью облета препятствий, обнаруженных в ходе полета. Показано, что современный уровень развития авионики обеспечивает необходимую для облета препятствий ситуационную осведомленность, но требует принятия своевременных, правильных и зачастую неочевидных решений экипажем по перестроению маршрута полета. Используемые же в смежных областях робототехническими комплексами различного назначения алгоритмы, обеспечивающие автоматическое перестроение маршрута движения с целью обхода препятствий, не могут быть напрямую использованы или адаптированы для реализации на борту воздушного судна в силу отсутствия учета при построении маршрутов обхода препятствий специфических особенностей воздушных судов – ограничений на управляющие параметры (угол атаки, перегрузка, угол крена); возможности системы управления (располагаемые темп создания перегрузки, располагаемая и максимально допустимая угловая скорость крена и др.). Следовательно, актуальной представляется задача разработки системы поддержки принятия решения пилота по облету препятствий, обеспечивающей синтез альтернативных безопасных маршрутов облета препятствий, оптимальных по заданному пилотом критерию (минимальные потери времени, минимальные дополнительные затраты топлива и т. п.).

66-77 203
Аннотация

В статье рассмотрены основные преимущества железнодорожного транспорта в сфере туристических перевозок и возможности эффективного использования подвижного состава для организации качественного сервиса транспортных услуг и привлечения новых клиентов. В настоящее время внимание большого количества ученых транспортной отрасли сосредоточено на пассажирских перевозках. Формируются основы взаимодействия железнодорожного транспорта и сферы туризма. Нельзя не отметить важность сектора железнодорожного туризма в экономической, социальной и экологической сферах общества. Имеются преимущества железнодорожного транспорта по сравнению с другими видами транспорта: самая большая по протяженности сеть железных дорог в Европе, возможность перевозки большого количества пассажиров, использование вагонов в качестве отеля на колесах, высокая степень надежности и безопасности, отсутствие зависимости от погодных условий, высокий уровень комфорта и сервиса в пути, предоставление выбора условий проезда в зависимости от типов вагонов и категории поездов, регулярность. Развитие маршрутной сети способствует увеличению конкурентоспособности региональных туристических направлений. При этом ключевыми факторами при выборе способа организации туристического маршрута являются: объем спроса со стороны пассажиров на заданный маршрут, размер расходов, длительность тура и другие. Сфера туристических перевозок не ограничивается использованием только железнодорожного транспорта. Его коллаборация с другими видами перевозок обеспечивает достижение максимального эффекта от туристического обслуживания при сохранении высокого уровня сервиса. Это взаимодействие является одной из составляющих туристического продукта, направленного на формирование и проработку всех ключевых моментов и этапов организации тура.

78-93 159
Аннотация

Современные тенденции развития авиационной техники связаны со значительным увеличением уровня ее электрификации. Появление новых видов потребителей электроэнергии влечет за собой увеличение мощности и количества потребителей в системе электроснабжения воздушных судов. На данном этапе эксплуатации прямой контроль внутренних параметров (в частности, параметров реактивных элементов) потребителей электроэнергии в системе электроснабжения воздушных судов не проводится. Система контроля авиационной техники строится с учетом встроенной системы мониторинга технического состояния объекта. Однако для большей эффективности встроенный контроль может быть дополнен возможностями управления с помощью цифровых интеллектуальных систем распределения энергии (локального центра управления нагрузками). В процессе эксплуатации авиационного электрооборудования значения его параметров изменяются относительно номинальных значений. Отклонения параметров оборудования от номинальных не должны превышать заданные значения, которые определяются эксплуатационной технической документаций. Входные импедансы вторичных источников электропитания могут быть исследованы в режиме, характеризующемся переходными процессами в исследуемом компоненте авиационного оборудования. Предлагается на основе экспериментальных данных напряжения и входного тока на стадии переходных процессов в схемах замещения вторичных источников электропитания определять значения параметров реактивных элементов. Изменение значений реактивных элементов дает информацию о техническом состоянии входных каскадов приемников электрической энергии. Это дает возможность отслеживать процесс деградации их свойств или диагностировать отказ в случае скачкообразного изменения реактивных параметров. Этот метод предлагается применять для диагностирования электрооборудования в процессе его функционирования на борту летательного аппарата. Настоящая работа посвящена разработке методов определения параметров вторичных источников питания авиационного электрооборудования, характеризующих его реактивные свойства.

94-102 169
Аннотация

Разработка современных и теплонапряженных авиационных двигателей является комплексным процессом, который основывается на передовых достижениях различных отраслей науки и техники, включая химмотологию. Каждое новое поколение авиационных двигателей предъявляет более жесткие требования к качеству применяемых авиационных масел, требуемых для обеспечения надежной работы в том числе маслосистем двигателей, подшипников опор роторов и других узлов. Одним из важных факторов снижения трения и износа современных газотурбинных двигателей является использование высококачественных масел с высоким уровнем противоизносных и антифрикционных свойств, позволяющих обеспечить работу двигателей при различных режимах смазки. В отечественной нормативно-технической документации противоизносные свойства авиационных масел оцениваются с помощью четырехшариковой машины трения (ЧМТ) по ГОСТ 9490, а антифрикционные свойства не учтены. Указанная машина трения имеет ряд недостатков. В этой связи авторами проведена оценка противоизносных и антифрикционных свойств отечественных авиационных масел с помощью универсального вибротрибометра, позволяющего исследовать эксплуатационные свойства масел при режимах, наиболее характерных для реальной эксплуатации авиационных двигателей, по сравнению с параметрами испытаний масел на четырехшариковой машиной трения. В отличие от ЧМТ в конструкции вибротрибометра используется схема контакта в паре трения «шарик – плоскость пластины». При этом на указанном приборе установлена термокамера, которая обеспечивает постоянный нагрев пары трения и испытуемых смазочных масел до требуемой температуры (от 0 до 150 ºС). По результатам испытаний установлено, что наилучшими противоизносными и антифрикционными свойствами обладает масло авиационное ИПМ-10, а с увеличением температуры испытаний масел происходит пропорциональное увеличение износа в паре трения «шарик – плоскость пластины».

МАШИНОСТРОЕНИЕ 

103-113 203
Аннотация

В статье приводятся результаты исследования характеристик вихревого следа за воздушными судами с турбовинтовыми двигателями. На примере самолета Ан-12 показано, что вращающиеся винты вносят заметный вклад в распространение вихревого следа за самолетом. Это доказывают и некоторые исследования, а также многочисленные наблюдения. Также описывается методика для исследования вихревого следа за воздушными судами с винтами. В основе методики лежит метод дискретных вихрей. Актуальность таких исследований обусловлена возрастающим интересом компаний-перевозчиков к воздушным судам с турбовинтовыми двигателями. Доказано, что при перевозках пассажиров и грузов на таких судах на расстояния 700–800 км затраты по обслуживанию и на топливо сокращаются примерно на 30–40 %. Поэтому до сих пор сохранен парк турбовинтовых самолетов, таких как Ан-22, Ан-70, Ан-12, а также Ту-95, Ил-38, С-130 и др. Разрабатываются и вводятся в эксплуатацию новые турбовинтовые самолеты: А-400М, Ил-114, Ил-112М. Вихревой след за такими самолетами также представляет опасность для других, летящих следом самолетов. Особенностью распространения вихревого следа за самолетами с винтами является взаимодействие вихрей, сходящих с планера самолета и вихрей от винтов. В результате из-за вращения всех винтов в одну сторону нарушается симметрия в распространении вихрей, сходящих с правой и левой половин крыла. Поэтому важно понимать, насколько по-разному ведут себя вихри, сходящие с планера самолета с турбовинтовыми двигателями. Для удобства исследования методика учета влияния вихрей от винтов интегрирована в специальный расчетно-программный комплекс, базирующийся также на методе дискретных вихрей. В нем при расчете характеристик вихревого следа учитываются полетный вес, скорость и высота полета самолета, его полетная конфигурация, атмосферные условия, близость земли, осевая скорость в ядре вихря и некоторые другие факторы. Этот комплекс прошел необходимую апробацию и государственную регистрацию. Был выполнен ряд мероприятий по валидации и верификации разработанного комплекса, подтверждающих работоспособность программ, входящих в него, и достоверность получаемых по нему результатов. Приводятся результаты исследования характеристик вихревого следа за самолетом Ан-12 в виде спектров вертикальной скорости и полей возмущенных скоростей на различных удалениях от него. Показано, что воздушные винты заметно влияют на распространение вихревого следа за турбовинтовыми самолетами. Это обстоятельство необходимо учитывать экипажам воздушных судов, летящих следом за такими самолетами.



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


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