Preview

Научный вестник МГТУ ГА

Расширенный поиск
Том 27, № 6 (2024)
Скачать выпуск PDF

ТРАНСПОРТНЫЕ СИСТЕМЫ

8-20 160
Аннотация

Прогнозирование спроса на нерегулярные авиаперевозки имеет важное значение для эффективного распределения ресурсов, оперативного планирования и принятия решений. В этой статье мы исследуем использование модели ARIMA (авторегрессивное интегрированное скользящее среднее) для прогнозирования нерегулярных авиаперевозок. Модель ARIMA – это широко используемый метод прогнозирования временных рядов, который сочетает в себе компоненты авторегрессии (AR), разности (I) и скользящего среднего (MA). Он успешно применяется в различных областях и может быть адаптирован для выявления закономерностей и тенденций в данных о нерегулярных авиаперевозках. Для прогнозирования спроса на нерегулярные авиаперевозки сначала собираются исторические данные, включая соответствующие переменные. Данные предварительно обрабатываются, выявляются и устраняются любые пропущенные значения, выбросы или тенденции, которые могут повлиять на производительность модели. Затем к предварительно обработанным данным применяется модель ARIMA, при этом используются такие методы, как идентификация модели, оценка параметров и диагностика модели. Модель ARIMA фиксирует взаимосвязи между прошлыми наблюдениями и использует их для прогнозирования будущего спроса на нерегулярные авиаперевозки. Результаты прогнозирования модели ARIMA дают представление об ожидаемых уровнях спроса, пиковых периодах и потенциальных колебаниях нерегулярных авиаперевозок. Эти прогнозы позволяют лицам, принимающим решения, оптимизировать распределение ресурсов, планировать доступность самолетов и повышать эксплуатационную эффективность. Однако важно отметить, что точность прогнозов ARIMA зависит от различных факторов, включая качество и репрезентативность данных, соответствующий выбор параметров модели и стабильность основных закономерностей в данных временных рядов. Регулярная оценка и уточнение модели имеют решающее значение для поддержания точности прогнозирования.

21-41 185
Аннотация

В данной работе представлена методика диагностирования технического состояния авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) с использованием рекуррентных нейронных сетей (RNN) и сетей с длиннократкосрочной памятью (LSTM). Основное внимание уделено сравнению эффективности данных моделей для прогноза ключевых параметров работы ГТД, таких как вибрации, температуры газа перед турбиной и частоты вращения роторов низкого и высокого давления. В процессе исследования проведена тщательная очистка и нормализация данных, включающая обработку пропущенных значений, нормализацию методом Min-Max Scaling, удаление выбросов, декорреляцию данных и сглаживание временных рядов. Модели RNN и LSTM были обучены на основе алгоритма обратного распространения ошибки через время (BPTT) для точного прогноза параметров работы ГТД. Результаты показывают, что обе модели демонстрируют высокую точность прогноза, но модели RNN показывают лучшие результаты по большинству параметров. Для вибрационных параметров (VIB_N1FNT1, VIB_N1FNT2, VIB_N2FNT1 и VIB_N2FNT2) модели RNN показали более низкие значения RMSE и MAE, подтверждая их высокую точность. Для температурных параметров (EGT1 и EGT2) модели RNN также продемонстрировали более высокие показатели точности. В то же время модели LSTM показали лучшие результаты для некоторых параметров частоты вращения роторов низкого и высокого давления (N21 и N22). Выводы работы подчеркивают необходимость выбора подходящей модели в зависимости от характера данных и специфики параметров, которые необходимо прогнозировать. Будущие исследования могут быть направлены на разработку гибридных подходов, объединяющих преимущества обеих моделей для достижения наилучших результатов диагностики технического состояния авиационных ГТД.

42-55 94
Аннотация

В данной работе авторами создана комплексная математическая модель системы транскрибации, адаптированная к условиям авиации, учитывающая множество факторов. В статье проанализированы следующие основные проблемы транскрибации англоязычной речи между пилотами и диспетчерами (радиообмен): склонность к использованию сокращений и специализированной лексики, что может вызвать недопонимание у одной из сторон; неразборчивость речи из-за шума в кабине самолета или в радиочастотной зоне; недостаточная ясность и точность выражения инструкций со стороны диспетчеров, что может привести к ошибкам в понимании и выполнении указаний пилотами; ограничения в доступности коммуникационных каналов и их перегруженность, которые могут сделать трудным установление связи в критических ситуациях. Недостаточная подготовка к работе с англоязычными терминами и выражениями может привести к затруднениям в понимании инструкций и сообщений между пилотами и диспетчерами; различия в акцентах и произношении участников общения также могут вызывать трудности в понимании речи. Ошибки авиационной связи имеют решающее значение для безопасности воздушных судов. Неоднозначность некоторых фраз или выражений на английском языке может привести к разночтениям и недопониманию инструкций со стороны диспетчеров; отсутствие контекста или нехватка информации о текущей ситуации на борту самолета может затруднить транскрибацию речи и привести к неправильному пониманию сообщений; использование сленга или неофициальных выражений может сделать транскрибацию англоязычной речи более сложной и вызвать недопонимание; отсутствие возможности задать уточняющие вопросы или запросить повторение сообщения в реальном времени может сделать процесс транскрибации более трудоемким и подверженным ошибкам. Даже самые незначительные ошибки могут привести к катастрофическим последствиям. В ходе анализа выявлено, что в подавляющем большинстве случаев именно лингвистические факторы являются причиной возникновения непонимания между участниками радиопереговоров, что является доказательством необходимости разработки и усовершенствования данной модели.

56-71 193
Аннотация

Одним из ключевых направлений развития транспортной системы Российской Федерации и ее регионов является совершенствование инфраструктуры и маршрутных сетей пассажирских авиаперевозок, в том числе в труднодоступных регионах Российской Федерации. Региональная авиация – важный сегмент сети авиационных перевозок пассажиров и всей транспортной системы страны. В совокупности с местными авиаперевозками региональная авиация в большинстве районов Крайнего Севера и приравненных к ним местностей обеспечивает их транспортную доступность, авиационную подвижность населения и во многих случаях является безальтернативным видом транспорта. Для обеспечения стабильного функционирования воздушного транспорта и развития транспортной доступности регионов Российской Федерации реализуются меры государственной поддержки авиаперевозчиков. В статье рассмотрены основные цели и меры государственного субсидирования авиаперевозок в транспортной системе страны и ее регионов, а также финансовые и нефинансовые меры их государственной поддержки, в том числе в условиях внешнего санкционного воздействия. Предложена схема субсидирования, которая консолидирует действующие механизмы для обеспечения сбалансированной минимизации рисков для государства и авиаперевозчиков при расширении маршрутной сети страны и регионов. Анализируются процессы развития механизмов субсидирования и соответствующей нормативно-методической базы, результативность их реализации, в том числе с учетом специфики северных и труднодоступных регионов.

МАШИНОСТРОЕНИЕ

72-81 103
Аннотация

При создании современных крупногабаритных транспортных самолетов широко используется компоновка с двигателями, размещенными на упругих пилонах под крылом. Такое расположение двигателей обладает известными преимуществами, однако имеют место и существенные динамические особенности, обусловленные тем, что парциальные частоты вертикальных и горизонтальных (боковых) колебаний двигателей на упругих пилонах близки к собственным частотам изгибных и крутильных колебаний консолей крыла низших тонов. Именно указанный частотный спектр и определяет динамический отклик летательного аппарата в целом на внешние возмущающие воздействия, а также существенно влияет на динамическую устойчивость ЛА. Для гашения колебаний двигателей на упругих пилонах предложен ряд технических решений, в том числе реализация принципа «освобожденного двигателя». В данной работе предлагается для повышения диссипативных параметров колебаний двигателей на пилонах использовать специальные устройства – силовые гироскопы, которые являются основным элементом гироскопической системы демпфирования. Многочисленные теоретические исследования возможности применения силовых гироскопов показали, что устойчивость динамической системы можно повысить путем введения в нее дополнительных гироскопических, диссипативных и потенциальных сил. Известно предложение использовать метод непосредственной гироскопической стабилизации для управления аэроупругими колебаниями элементов конструкции ЛА. В статье предлагается использовать силовые гироскопы для гашения слабодемпфированных колебаний двигателей на пилонах крупногабаритного самолета. С целью оценки возможности практического применения гироскопической системы демпфирования (ГСД) были проведены экспериментальные исследования на динамически подобной флаттерной модели (ДПФМ) крупногабаритного самолета с четырьмя двигателями на пилонах под крылом типа Ан-124. Исследования включали два этапа: частотные и флаттерные испытания. В качестве ГСД использовалось гироскопическое устройство, выполненное по схеме скоростного гироскопа, который был установлен внутри гондолы двигателя. В статье приводятся результаты экспериментов по оценке влияния ГСД на динамические характеристики ДПФМ. Анализ нормированных амплитудно-частотных характеристик вертикальных и горизонтальных колебаний в центре масс внешних двигателей показывает значительное (в 1,5...5,0 раза) снижение пиковых значений амплитуд колебаний во всем рассматриваемом частотном диапазоне. Результаты экспериментальных исследований влияния ГСД на флаттерные характеристики модели самолета показали значительное (7…15 %) увеличение критической скорости флаттера при всех уровнях заправки самолета топливом. При этом при включенной гироскопической системе демпфирования автоколебания носят вялый, сбивчивый характер, а формы флаттера за счет гироскопической связанности продольного и бокового движения переходят из одной в другую.

82-93 90
Аннотация

В связи с возрастающей сложностью навигационного оборудования воздушных судов (ВС), с ростом требований, предъявляемых к ним, встает вопрос о необходимости исследования и усовершенствования существующих алгоритмов навигации и фильтрации путем решения задач по разработке натурных исследовательских стендов. В статье изложены результаты работы в области создания натурного стенда для исследований алгоритмов навигации и фильтрации для бесплатформенной навигационной системы (БИНС) в составе: датчики первичной навигационной информации, выполненные по микроэлектромеханической технологии (МЭМС), сервомашинки и навигационная платформа, имеющая две степени свободы по крену и тангажу. Представлены особенности конструктивной, аппаратной и алгоритмической реализации стенда с учетом перспектив его развития в части использования количества степеней свободы платформы (каналов тангажа, крена и рыскания). Описан реализованный принцип интеграции Simulink-модели объекта управления. Объект управления состоит из контроллера на базе платформы Arduino, GPS-датчика, датчика GY-91, имеющего инерциально-измерительный блок, состоящий из трех ортогонально расположенных: измерителя угловой скорости, акселерометра и одноканального барометра на базе МЭМС MP280. Реализован алгоритм позиционного (ручного) управления навигационной платформы по углу тангажа и крена с использованием двух сервомашинок, через джойстик и виртуальный СОМ-порт. Представлена схема, иллюстрирующая логику взаимодействия структурных элементов стенда, часть программной реализации используемого комплементарного фильтра, а также функция его вычисления и имитационные связи Simulink-модели. Рассмотрен обмен информацией между ПЭВМ и микроконтроллером Arduino. Сделан вывод о целесообразности создания и использования разработанного стенда для обоснования применения того или иного алгоритма навигации и фильтрации для конкретного типа ВС.



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


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