В работе проведен анализ существующих подходов к моделированию, включая эмпирические, физико-химические и статистические методы, а также методы машинного обучения. Рассмотрены преимущества и ограничения моделей Шеферда, Батлера – Фольмера, моделей на основе регрессионного анализа и LSTM-нейронных сетей. Отдельное внимание уделено перспективному методу математического прототипирования энергетических процессов (ММПЭП), позволяющему строить физически корректные модели, согласованные с фундаментальными законами термодинамики и электродинамики. На основе ММПЭП разработана новая модель динамики напряжения в литийионной аккумуляторной батарее (ЛИАБ), учитывающая процессы поляризации, изменения температуры и нелинейные эффекты. Предложенная в работе модель получается путем численно-аналитического преобразования уравнений динамики процессов в аккумуляторах, полученных методом математического прототипирования энергетических процессов. Проведен сравнительный анализ существующих подходов к моделированию и показаны преимущества предлагаемого метода ММПЭП. Приведен пример моделирования динамики физических и химических процессов в литийионном аккумуляторе с некоторыми ограничениями. Результаты исследования демонстрируют, что модели на основе ММПЭП обладают высокой точностью и универсальностью, что делает их применимыми для прогнозирования состояния заряда, диагностики отказов и разработки цифровых двойников. Приведенное в статье аналитическое выражение расширяет классическую модель Шеферда, обеспечивая описание сложных динамических процессов. Методологический потенциал ММПЭП подкрепляется возможностью интеграции с методами машинного обучения для уточнения параметров моделей. Перспективы дальнейших исследований включают расширение модели для учета деградации аккумуляторных батарей, разработку упрощенных моделей для систем диагностирования в режиме реального времени и внедрение гибридных подходов моделирования.

В последние несколько лет тематика расширенной (то есть виртуальной или дополненной) реальности в образовании приобрела такую популярность среди исследователей, что создает проблемы при подготовке обзоров работ по направлению: поиск только по базам Scopus и Web of Science дает несколько тысяч результатов, и это очевидно свидетельствует об актуальности и очень высокой востребованности данного инструментария. Однако большинство публикаций посвящено пилотным экспериментам по применению технологий расширенной реальности в образовании, они не затрагивают регулярную учебную практику (исключение – курсы для студентов IT-специальностей) и не используют проверенные методы для количественной оценки результатов исследований. Настоящая статья призвана заполнить указанные пробелы. Описывается использование в течение четырех лет (2021–2024) специально разработанного приложения дополненной реальности на практических занятиях при обучении студентов авиационного университета со специализацией на управлении воздушным движением. Это первый подобный опыт в вузах России. Для объективной количественной оценки этой работы применялся тест NASA-TLX, ставший де-факто стандартом авиакосмической индустрии при оценивании использования новых технологий и получивший широкое распространение в иных отраслях. Многолетнее применение и проверенный инструмент оценки позволяют предполагать, что полученные результаты и основанные на них рекомендации могут служить надежной основой для планирования дальнейших исследований и практического внедрения настоящих технологий в высшем образовании.

В статье рассматривается инновационный метод активного термоакустического обследования (АТАО) композитных конструкций воздушных судов, направленный на повышение надежности и долговечности материалов. Современные авиационные конструкции все чаще используют композиты, такие как углепластики, обладающие высокой прочностью при малом весе. Однако эксплуатация этих материалов сопряжена с риском возникновения внутренних дефектов – микротрещин, расслоений и пустот, которые сложно выявить традиционными методами. Разработанный метод АТАО включает в себя комплексную систему мониторинга состояния конструкций на основе термоакустического воздействия. Принцип работы заключается в локальном нагреве и акустическом возбуждении материала, что позволяет диагностировать наличие и развитие дефектов в режиме реального времени. Методология построена на математических моделях теплообмена, акустических волн и механических колебаний, описывающих распространение энергии в структуре материала. Представленная методика включает девять ключевых этапов, начиная с подготовки системы контроля, сбора данных и анализа дефектов и заканчивая устранением повреждений и прогнозированием остаточного ресурса конструкции. Применение АТАО позволяет значительно сократить затраты на техническое обслуживание, снизить вероятность аварийных ситуаций, продлить срок службы элементов воздушного судна. Полученные результаты демонстрируют высокую эффективность метода в авиационной отрасли и его потенциал для внедрения в серийное производство.

Ежедневно в воздушном пространстве перемещаются тысячи воздушных судов (ВС), управление которыми осуществляется профессиональной командой специалистов – поставщиков аэронавигационного обслуживания. Для обеспечения качественной и эффективной организации воздушного движения (ОрВД) поставщики аэронавигационного обслуживания непрерывно разрабатывают новые подходы к модернизации и автоматизации всех процессов, связанных с этим. Одним из ключевых направлений является оптимизация сети маршрутов обслуживания воздушного движения (ОВД), что способствует увеличению пропускной способности (ПС) воздушного пространства (ВП), снижению загруженности и повышению эффективности предоставления ОВД. В данной статье рассматривается разработка модели оптимизации сети маршрутов ОВД с использованием алгоритма A-star с целью минимизации расстояний маршрутов. Исследование включает анализ с учетом и без учета угловых ограничений в точках пересечения маршрутов в трех основных сценариях. Оптимизация сети маршрутов ОВД приносит значительные преимущества в повышении качества предоставления услуг ОрВД и снижении эксплуатационных расходов для авиакомпаний. Эта модель была успешно применена в ВП районного диспетчерского центра (РДЦ) Хошимина. Результаты применения модели демонстрируют высокую эффективность и практическую ценность при ее использовании в ВП с высокой интенсивностью.

Обращение с воздушными судами, выведенными из эксплуатации, – проблема относительно новая для отечественной гражданской авиации. Многие десятилетия в общемировом опыте доминировала практика их размещения на открытых площадках, так называемых кладбищах самолетов. Вместе с тем возрастающие требования к охране окружающей среды вынуждают внедрять экологически рациональные формы деятельности на всех этапах жизненного цикла технического устройства, в том числе на заключительном этапе – разукомплектования и утилизации. Выявлено, что в России отсутствует упорядоченная система обращения с авиационной техникой в постэксплуатационный период ее жизненного цикла. Однако потребность в такой системе существует, и она будет возрастать, поскольку «Комплексной программой развития авиатранспортной отрасли Российской Федерации до 2030 года» предполагается в условиях западных санкций постепенное выведение из парка авиакомпаний воздушных судов иностранного производства. В ходе исследования выполнен обзор нормативно-правового обеспечения процессов утилизации на автомобильном, железнодорожном и морском транспорте России; проанализирована деятельность российских компаний, занимающихся утилизацией авиационной техники и выявлены противоречия на рынке утилизационных услуг; для владельцев транспортных средств предложены инструменты стимулирования утилизации; изучен и обобщен зарубежный опыт, в частности проекты PAMELA и Airbus Lifecycle Services корпорации Airbus, деятельность ассоциации AFRA корпорации Boeing, проект Falcon Aircraft Recycling компании Emirates, международный проект Airbus China.

Для решения задачи построения и идентификации математических моделей аэродинамических характеристик с учетом динамики формирования сил и моментов на больших углах атаки применительно к натурным условиям представляются целесообразными летные исследования аэродинамических характеристик самолетов указанного класса во всем диапазоне углов атаки, вплоть до их наибольших значений. Целью настоящего исследования является стендовая отработка методики управляемого выхода неманевренного самолета на большие углы атаки с возможностью расширения их диапазона. Для решения этой задачи была сформирована математическая модель самолета, на котором продольный канал системы управления позволяет избежать влияния автоматизации на характеристики устойчивости и управляемости с целью последующего определения аэродинамических характеристик. Для устранения указанного влияния автоматизации скорость перекладки стабилизатора принимается прямо пропорциональной отклонению рычага управления по тангажу от нейтрального положения, а в случае управления только с помощью руля высоты такая перекладка отключается летчиком вручную. В процессе исследований на пилотажном стенде ПСПК-102 отработано уменьшение темпа торможения перед сваливанием до нулевого на заданном значении приборной скорости, а в условиях принятого отсутствия ограничений на скорость перекладки стабилизатора определены ее потребные величины. Установлено, что совместное управление рулем высоты и стабилизатором позволяет расширить диапазон достижимых углов атаки путем динамического выхода на них за счет полного использования диапазона углов отклонения руля высоты на кабрирование. Показана возможность устранения тенденции к сваливанию с интенсивным боковым движением за счет автомата путевой устойчивости с сигналом по углу скольжения и перекрестной связи от элеронов к рулю направления.