Эксплуатационная оценка свойств боковой управляемости самолета с помощью статистического анализа и математического моделирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.14, кандидат технических наук Лесовский, Андрей Сергеевич

• Лесовский, Андрей Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Лесовский, Андрей Сергеевич

Список сокращений

Введение

Глава 1. Анализ существующих методов оценки устойчивости, 24 балансировки и управляемости самолета

1.1. Основные понятия и определения

1.1.1. Продольное равновесие и продольная балансировка

1.1.2. Продольная устойчивость

1.1.3. Продольная управляемость

1.1.4. Боковое равновесие

1.1.5. Боковая устойчивость

1.1.6. Боковая управляемость

1.2. Характеристики статической устойчивости и 34 управляемости и методы их определения

1.2.1. Характеристики продольной статической устойчивости и 34 управляемости и методы их определения

1.2.2. Определение характеристик статической продольной 41 устойчивости и управляемости в летных испытаниях

1.2.2.1. Определение балансировочных кривых по перегрузке

1.2.2.1.1. Метод установившихся дач руля высоты

1.2.2.1.2. Метод нулевых угловых ускорений

1.2.2.2. Определение балансировочных кривых по скорости

1.2.2.2.1. Метод "зубцов"

1.2.2.2.2. "Метод разгона"

1.2.3. Характеристики статической боковой устойчивости и 49 управляемости

1.2.4. Определение статических характеристик (критериев) 53 боковой устойчивости и управляемости в летных испытаниях 1.2.4.1. Определение балансировочных кривых в прямолинейном установившемся полете с креном

1.2.4.2. Определение балансировочных кривых посредством 55 установившихся прямолинейных скольжений с различными углами крена

1.2.4.3. Определение балансировочных кривых в поперечном 56 управлении по угловой скорости крена

1.2.4.4. Определение балансировочных кривых по угловой 59 скорости крена при отклонении РН

1.3. Параметры динамической устойчивости и управляемости и 61 методы их определения

1.3.1. Параметры продольной динамической устойчивости и 62 управляемости

1.3.2. Параметры боковой динамической устойчивости и 65 управляемости

1.3.3. Аналитический метод оценки параметров боковой 67 динамической устойчивости и управляемости

1.3.4. Способность самолета «ходить за ручкой»

1.3.5. Связь способности самолета «ходить за ручкой» с 73 устойчивостью

1.3.6. Чувствительность управления

1.3.7. Методы определения характеристик динамической 79 устойчивости и управляемости в летных испытаниях

1.3.8. Оценка взаимосвязи продольного и бокового движений

1.3.9. Заключительные замечания 87 1.4. Выводы по главе

Глава 2. Выбор методов исследования поперечной 92 управляемости самолета

2.1. Классификация методов исследования динамических свойств 92 воздушных судов

2.2. Система математического моделирования динамики полета 95 летательных аппаратов — инструмент исследования последствий нарушения балансировки и ухудшения управляемости воздушных судов

2.2.1. Структура математических моделей в Системе 102 математического моделирования динамики полета летательных аппаратов

2.2.2. Оценка адекватности математических моделей полета 107 самолетов в Системе математического моделирования динамики полета летательных аппаратов

2.2.2.1. Методика обобщенной проверки адекватности 109 математических моделей экспериментальным данным

2.2.2.2. Методика эвристической проверки адекватности 112 математических моделей экспериментальным данным

2.2.3. Результаты оценки адекватности математических моделей

2.2.3.1. Статистическая оценка адекватности математической 117 модели посадки самолета Ту-154Б2 результатам летных испытаний

2.2.3.2. Эвристическая оценка адекватности математической 120 модели посадки самолета Ту-154Б2 результатам летных испытаний

2.2.3.3. Статистическая оценка адекватности математической 130 модели посадки самолета Ту-204 результатам летных испытаний

2.2.3.4. Эвристическая оценка адекватности математической 134 модели посадки самолета Ил-96-300 результатам летных испытаний

2.3. Статистические методы исследования

2.4. Выводы по главе

Глава 3. Исследование факторов, нарушающих устойчивость, 150 балансировку и управляемость ВС

3.1. Вводные замечания

3.2. Анализ нормативной документации и факторов, влияющих на поперечную и нормальную балансировку, устойчивость и управляемость самолета

3.3. Оценка смещения центра масс в поперечном и 156 вертикальном направлениях и его влияние на условия пилотирования

3.3.1. Оценка смещения центра масс самолета Ил-96

3.3.2. Оценка смещения центра масс самолета Ту-154М

3.3.3. Аналитическая оценка мероприятий по балансировке 159 несимметричного самолета

3.3.4. Вычислительные эксперименты по выявлению влияния 162 смещения центра масс

3.3.4.1. Вычислительный эксперимент для самолета Ил-96

3.3.4.2. Вычислительный экспермиент для самолета Ту-154М

3.3.5. Рекомендации и предложения по летной эксплуатации 166 в случае смещения центра масс

3.4. Влияние сдвига ветра

3.4.1. Анализ влияния сдвига ветра на безопасность полетов 168 воздушных судов

3.4.2. Метеорологические условия возникновения сдвига ветра

3.4.3. Классификация сдвига ветра

3.4.4. Разработка аналитической модели, учитывающей 183 приращение моментов от сдвига ветра

3.4.5. Вычислительный эксперимент для самолета Ил-96-300 186 в условиях поперечно-вертикального сдвига ветра

3.4.6. Рекомендации и предложения по летной эксплуатации при попадании в поперечно-вертикальный сдвиг ветра

3.5. Разнотяговость двигателей

3.5.1. Статистическая оценка разнотяговости

3.5.2. Аналитическая оценка прироста лобового сопротивления

3.5.3. Анализ особенности пилотирования самолета с 194 несимметричной тягой двигателей

3.5.4. Меры улучшения балансировки самолета с 201 несимметричной тягой двигателей

3.5.5. Вычислительные эксперименты по полету с 202 разнотяговостыо двигателей

3.5.5.1. Вычислительный эксперимент по полету самолета Ил- 202 96-300 с разнотяговостью двигателей

3.5.5.2. Вычислительный эксперимент по полету самолета Ту- 203 154М с разнотяговостыо двигателей

3.5.6. Рекомендации и предложения по летной эксплуатации 203 самолетов в случае разнотяговости двигателей

3.6. Выводы по главе

Глава 4. Разработка методов оценки управляемости воздушного 207 судна в процессе эксплуатации

4.1. Практика диагностики аэродинамического состояния 208 воздушного судна в летной эксплуатации

4.2. Разработка нового комплексного эксплуатационного 213 показателя управляемости — «коэффициент управляемости»

4.3. Разработка методов численной оценки управляемости ВС в 222 процессе эксплуатации

4.3.1. Оценка реакции самолета по крену

4.3.2. Определение способности «хождения за ручкой» 225 в процессе эксплуатации

4.3.3. Определение балансировочного положения рулей

4.3.4. Нахождение периодов собственных колебаний

4.3.5. Определение границ колебательной и спиральной 246 неустойчивости

4.3.6. Определение устойчивости по критическим скоростям 253 крена

4.3.7. Оценка перекрестных связей 261 4.4. Выводы по главе

Глава 5. Разработка альбома характеристик влияния 266 эксплуатационных факторов на коэффициент управляемости ВС в боковом канале

5.1. Поперечное управление

5.1.1. Влияние скорости

5.1.2. Влияние высоты полета

5.1.3. Влияние конфигурации самолета

5.1.4. Влияние массы самолета (момента инерции 1х)

5.1.5. Влияние продольной центровки самолета

5.1.6. Влияние вертикальной центровки

5.1.7. Влияние поперечной центровки

5.1.8. Влияние разнотяговости двигателей

5.1.9. Влияние «кривизны» самолета

5.1.9.1 Влияние добавка к коэффициенту момента крена

5.1.9.2 Влияние добавка к коэффициенту момента рыскания

5.1.9.3 Влияние добавка к коэффициенту момента тангажа

5.1.9.4 Влияние добавка к коэффициенту сх

5.1.9.5 Влияние добавка к коэффициенту су

5.1.9.6 Влияние добавка к коэффициенту с

5.2. Путевое управление

5.2.1. Влияние скорости

5.2.2. Влияние массы самолета (момента инерции 1у)

5.2.3. Влияние конфигурации самолета

5.2.4. Влияние смещения центра тяжести самолета вдоль оси ОУ

5.2.5. Влияние продольной центровки

5.2.6. Влияние «кривого самолета»

5.2.6.1. Влияние добавка к коэффициенту момента рыскания

5.2.6.2. Влияние добавка к коэффициенту су

5.2.6.3. Влияние добавка к коэффициенту сх

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Эксплуатационная оценка свойств боковой управляемости самолета с помощью статистического анализа и математического моделирования»

Актуальность темы. Актуальность исследования собственных эксплуатационных свойств воздушных судов (ВС) гражданской авиации (ГА) определяется нынешним этапом развития ГА. Это - значительный рост авиаперевозок в разнообразных внешних условиях при существенном повышении их коммерческой отдачи, с одной стороны, и необходимость резкого повышения уровня безопасности полетов (БП), с другой. Особенно остро этот аспект стоит в плане повышения конкурентоспособности отечественной авиационной техники, что также указывается в постановлении президента РФ В.В. Путина от 3 февраля 2001 года Пр-241 "Основы политики Российской Федерации в области авиационной деятельности на пери- г од до 2010 года". В п. 11 "Приоритетные направления авиационной деятельности", обращается внимание на:

- повышение эффективности воздушного транспорта, в том числе путем совершенствования государственного регулирования в сфере сертификации и лицензирования авиационной деятельности;

- усиление позиции Российской Федерации в международной авиатранспортной системе посредством повышения конкурентоспособности отечественных авиационных предприятий;

- содействие качественному обновлению парка воздушных судов гражданской авиации;

- стимулирование спроса на внутренние и международные перевозки с использованием отечественных авиационной техники и авиакомпаний.

Одним из направлений, обеспечивающих выполнение постановления президента, является совершенствование системы сохранения летной годности ВС, поскольку согласно Чикагской конвенции международной организации гражданской авиации ИКАО [22] государство регистрации является ответственным за сохранение (поддержание) летной годности воздушных судов, занесенных в его реестр. При этом под сохранением летной годности в соответствии с директивными документами ИКАО [62] понимаются все мероприятия, которые гарантируют, что в любой момент своего срока службы ВС соответствуют действующим требованиям к летной годности и их состояние обеспечивает безопасную эксплуатацию.

Для этого совершенствуется авиационная техника, усложняются автоматические устройства, но при этом одновременно усложняется и эксплуатация ВС, расширяется поле возможных ошибок пилотирования. Оценка собственных эксплуатационных свойств ВС и качества пилотирования в летной эксплуатации (ЛЭ) пока ведется по формальным признакам умозрительным, экспертным путем, который не всегда приводит к объективным выводам, а их анализ редко дает качественные рекомендации по ЛЭ.

С другой стороны, известно, что автоматические системы управления транспортных самолетов последнего поколения далеко не всегда справляются с обеспечением заданных режимов полета и допускают колебания.

Самым узким местом в системе поддержания летной годности является проверка соответствия управляемости самолета заявленным производителем характеристикам, так как управляемость в настоящее время оценивается пилотом субъективно.

За период 1983 — 2002 гг. доля авиационных происшествий, связанных с потерей управляемости самолетов, составила около 23 % от общего их числа, а доля катастроф по этой же причине - 19 %. Однако за период 1993 - 2002 гг. аварийность, связанная с потерей управляемости самолетов 1—3 классов, увеличилась в 4 - 5 раз (рис. 1). Это говорит о необходимости принятия именно сегодня усилий по предотвращению случаев потери управляемости ВС в будущем [25]. динамика показателей аварииности в результате потери управляемости самолетов 1-3 классов

ПЕРИОД 1983-2002 ГОДЫ

ОД 0,03 О,OS 0,04

1РЗЗ-87 1983-92 199S-97 1W8-02 1933 02

Катастрофы на ЮОтыс. часов налета и»-ia потерн управляемости самолетов

3 87 №8 92 1993 97 1598-01 19ЭЗ 02

Авиационные происшествия на ЮОтыс. часов налета из-за потери управляемости самолетов

Рис. 1.

Устойчивость и управляемость влияет не только на БП, но и на экономичность полетов, что в последнее время является второй проблемой после БП.

Западные страны относят ВС, срок службы которых превысил 14 лет, к "стареющему" парку. По каждому из этих типов ВС начинают действовать созданные разработчиком и одобренные авиационными властями западных стран программы эксплуатации "стареющих" ВС (aging aircraft program). Целесообразность дальнейшей эксплуатации ВС определяется его индивидуальными характеристиками с учетом экономической составляющей. Большинство аттестованных ВС, составляющих основу парка гражданской авиации России, имеют средний календарный срок службы более 15 лет, поэтому аналогичный подход к "стареющим" ВС действует и в России [14]. В связи с этим необходимо более детально знать индивидуальные характеристики самолета для достоверного определения его технического состояния. Организация и проведение специальных летных испытаний для каждого такого ВС слишком дороги и долги, поэтому требуется разработка таких методик, которые позволяли бы по записям регулярных полетов делать оценку летных качеств ВС, в частности, управляемости. Желательно также, чтобы такие методики были применимы для решения вопросов проверки соответствия нормам летной годности, как новой, так и находящейся в эксплуатации авиационной техники, а также продления ресурса самолета.

Как правило, источником выработки рекомендации по действиям в опасных ситуациях являются летные испытания (ЛИ). Однако трудности регистрации внешних условий, опасность и дороговизна проведения таких ЛИ приводят к необходимости все более широкого применения математических моделей (ММ) динамики полета.

Современные требования к таким ММ весьма высоки, прежде всего, в части адекватности результатам ЛИ. Идентификация ММ для этого должна включать в себя все известные физические особенности летных свойств ВС, в том числе и корреляционные свойства их основных характеристик. Такой подход поможет создавать ММ более высокой степени адекватности и объективно решать с их помощью задачи оценки летной деятельности экипажей и разработки обоснованных рекомендаций по ЛЭ.

Поэтому определение в полете количественных характеристик устойчивости и управляемости позволяет произвести широкую сравнительную оценку каждого самолета с характеристиками типа, выяснить природу тех или иных особенностей его поведения, наметить наиболее рациональные мероприятия по совершенствованию самолета, полнее использовать его технические и летно-тактические возможности [85].

Состояние проблемы. Все основные показатели, характеризующие устойчивость, балансировку и управляемость ВС были заложены до 60-х годов 20 века в классических трудах Н.Е. Жуковского, В.П. Ветчинкина, B.C. Пышнова, И.В. Остославского и И.В. Стражевой. В те годы основным математическим аппаратом, на основе которого производился анализ динамики самолета, являлся аппарат теории линейных дифференциальных уравнений, метод преобразований Лапласа. Однако эти аналитические методы основаны на существенных упрощениях и применимы лишь для качественного анализа происходящих процессов.

Для исследования динамики летательного аппарата (ЛА) в общей постановке, т.е. когда учитываются большие возмущения и рассматриваются нелинейные уравнения движения, эти методы были неприемлемыми в связи с отсутствием необходимой вычислительной техники

В дальнейшем для расширения рассматриваемых методов [11] были привлечены методы качественной теории дифференциальных уравнений. Необходимо, однако, отметить, что методы качественной теории дифференциальных уравнений используются главным образом для анализа уравнений второго порядка. В работе [11] делается попытка использовать некоторые из имеющихся в этом направлении результатов, главным образом, с целью проведения классификации возможных видов пространственных движений самолета. К таким результатам, в первую очередь, можно отнести общие представления о стуктуре решений нелинейных дифференциальных уравнений, понятия особых точек, сепаратрисных поверхностей и т.д. В данном методе предполагают, что за рассматриваемое время скорость и высота полета самолета практически не изменяются и влиянием действия гравитационных сил на движение самолета относительно центра масс можно пренебречь. Если дополнительно предположить, что на рассматриваемом интервале времени рули находятся в некотором неизменном положении, то правые части уравнений движения самолета будут зависеть только от параметров движения и не будут в явном виде зависеть от времени. Такие системы уравнений относятся к так называемым автономным или динамическим системам, анализ свойств решений которых возможен с использованием методов качественной теории дифференциальных уравнений. Методы качественной теории дифференциальных уравнений позволяют представить возможные виды движения, описываемые нелинейными уравнениями, в частности, выявить все возможные установившиеся движения и зависимость движения от начальных условий по фазовым координатам. Знание свойств возможных видов движений для различных сочетаний отклонений органов управления (на постоянную величину) позволяет представить характер движения самолета при простейших законах управления - путем ступенчатого отклонения органов управления. Анализ данного метода показывает, что он обладает малой информативностью.

В последующем ставились вопросы определения все тех же параметров, разработанных в 60-е годы, только не аналитическими методами, а для реального самолета. В связи с этим появился целый ряд работ под общим названием "Летные испытания самолетов" большого количества авторов (Котик М.Г., Павлов A.B., Пашковский И.М., Щигаев Н.Г., Снешко Ю.И. и ДР-)

На следующем этапе стало очевидно, что в процессе эксплуатации ВС изменяют свои характеристики в большей или меньшей степени. Для сохранения летной годности каждого конкретного ВС необходим некоторый мониторинг его летных качеств. Вопросами поддержания летной годности занимались многие коллективы. Среди первых исследователей в данной области следует отметить д.т.н. Ударцева Е.П (КИИ ГА). В дальнейшем продолжили исследования данной проблемы в ГосНИИ ГА (к.т.н. Егоров Г.С., д.т.н. Скрипниченко С.Ю.) и в Центре продления летной годности ВС (профессор, д.т.н. Шапкин B.C., к.т.н. Громов М.С., д.т.н. Масленникова Г.Е.). Ведутся такие работы и в ближнем зарубежье (д.т.н. Ищенко С.А. - Национальный авиационный университет Украины).

Сегодня в отрасли создана система контроля и учета в процессе эксплуатации изменений летных характеристик для оценки соответствие уровня летных характеристик каждого экземпляра ВС сертифицированному или аттестованному типу [60]. Однако в ней не предусмотрено место для оценки таких важных эксплуатационных свойств ВС, как устойчивость, балансировка и управляемость.

Методы исследования. Основными методами исследований указанной проблемы в настоящее время являются летный эксперимент, исследования в аэродинамических трубах и математические средства, включающие аналитические методы и моделирование на ЭВМ. Однако по выявленным выше причинам в данной работе наиболее важное место среди всех перечисленных методов отдается математическому моделированию и статистическому анализу. Первый применяется для анализа характеристик типа ВС и оценки влияния эксплуатационных условий на них. Второй позволяет по записям параметров полета получать количественные показатели динамики полета экземпляра ВС. Кроме этого в данной работе применены методы идентификации и оценки адекватности математических моделей.

Цель работы: разработка научно обоснованных методов определения характеристик управляемости экземпляра ВС, обеспечивающих решение важной народно-хозяйственной задачи повышения экономичности, безопасности и конкурентоспособности отечественных ВС путем обоснованного продления летной годности.

Объектом исследования являются характеристики управляемости конкретного ВС и возможности их определения (на примере самолетов Ил-96-300, Ту-204, Ту-154М).

Поставленная цель достигается решением следующих задач исследования:

1. Разработка нового комплексного эксплуатационного показателя управляемости экземпляра ВС, названного коэффициентом управляемости.

2. Разработка методов численной оценки управляемости экземпляра ВС по записям параметров регулярных полетов:

Ara

- реакции самолета по крену —;

Д6

- "хождения за ручкой";

- периодов собственных колебаний;

- балансировочного положения рулей;

- границ колебательной и спиральной неустойчивости;

- границ устойчивости по критическим скоростям крена;

- аэродинамических перекрестных связей.

3. Разработка альбома характеристик влияния эксплуатационных факторов на коэффициент управляемости.

Научная новизна результатов диссертационной работы заключается в том, что в ней впервые:

- показана возможность оценки характеристик экземпляра ВС по записям параметров регулярных полетов;

- разработаны методы численных оценок управляемости экземпляра ВС по записям параметров полетов;

Достоверность результатов решения поставленных задач подтверждается:

- идентификацией ММ по данным ЛИ конкретных типов самолетов;

- адекватностью результатов вычислительных экспериментов (ВЭ) данным ЛИ конкретных типов самолетов, оцененной с помощью статистических критериев точности и непротиворечивости и с помощью эвристического метода.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные в ней результаты позволяют производить мониторинг и анализ летных качеств экземпляра ВС в процессе эксплуатации с помощью:

- разработанных методов численной оценки управляемости экземпляра ВС по записям параметров регулярных полетов,

- созданного математического и программного обеспечения указанных методов,

- разработанного альбома характеристик влияния эксплуатационных факторов.

Такой мониторинг позволяет на основе анализа изменения летных характеристик каждого экземпляра ВС (устойчивости, балансировки и управляемости) делать обоснованное заключение о возможности продления летной годности и разрабатывать мероприятия по ее сохранению в процессе эксплуатации, а также проводить анализ авиационных происшествий. При этом не требуются дорогостоящие исследования с помощью ЛИ.

Теоретическая значимость результатов диссертационной работы заключается в том, что с их помощью возможно изучение эксплуатационных свойств экземпляра ВС с целью повышения экономичности, безопасности и конкурентоспособности отечественных ВС, в том числе за счет обоснованного продления летной годности. На защиту выносятся:

1. Новый комплексный эксплуатационный показатель управляемости экземпляра ВС (коэффициент управляемости).

2. Методы численной оценки управляемости экземпляра ВС по записям параметров регулярных полетов.

3. Альбом характеристик влияния эксплуатационных факторов на коэффициент управляемости.

Реализация и внедрение результатов диссертационной работы. Основные результаты, полученные в диссертационной работе, имеют научное и учебно-методическое значение, что подтверждается актами об их использовании и внедрении в учебных заведениях и производственных предприятиях.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 17 печатных работ, в том числе 5 в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени доктора и кандидата наук. Результаты исследований нашли отражение в 1 отчете о НИР.

Апробация работы. Основные материалы выполненных исследований и отдельные результаты работы докладывались и получили положительную оценку на заседаниях научно-технических семинаров кафедры АКПЛА МГТУ ГА (г. Москва) в период 2006 г. - 2009 г., а также обсуждались на межотраслевых и международных научно-практических конференциях (Международная научно-техническая конференция, "Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества" 18 — 19 мая 2006 года - МГТУ ГА; Шестая международная научно-техническая конференция "Чкаловские чтения", посвященная 70-летию перелета экипажа В.П. Чкалова и 60-летию ЕАТК им. В.П. Чкалова 7-9 июня 2007 года - Егорьевск; IV Международная научно-техническая конференция IIIS октября 2007 года — УВАУ ГА, Ульяновск; 66-я научно-методическая и научно-исследовательская конференция МАДИ (ГТУ) 29 января - 7 февраля 2008 года; Международная научно-техническая конференция "Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества" 18 - 19 мая 2008 года - МГТУ ГА; Международный авиационно-космический научно-гуманитарный семинар имени С.М. Белоцерковского 15 января 2009 года — Москва).

Структура и объем диссертационной работы. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников, перечня сокращений и двух приложений. Основная часть работы изложена на 350 страницах текста. Общий объем работы 512 страниц, содержащих 180 рисунков, 43 таблиц и 90 библиографических названий.

Заключение диссертации по теме «Эксплуатация воздушного транспорта», Лесовский, Андрей Сергеевич

Основные выводы по проведенным исследованиям сформулированы в конце каждой главы диссертации. Наиболее общими результатами работы, полученными на основании математического моделирования и статистического анализа, являются следующие.

1) Для объективной численной оценки управляемости экземпляра ВС в ЛЭ необходимо разработать новый метод, основанный на компьютерной обработке записей регулярных полетов. Применение общепринятых характеристик управляемости, а также методов их определения, в практике ЛЭ невозможно и неэффективно ввиду сложности и неточности их определения, а также отсутствия нормативов.

2) При разработке новых методов оценки индивидуальных характеристик конкретного экземпляра ВС необходимо ориентироваться на использование аппарата математической статистики для обработки информации о поведении ВС по записям его полетов, а также на математическое моделирование для обоснования и анализа характеристик управляемости и их изменения для типа ВС.

3) Анализ нормативной эксплуатационной документации и научных исследований позволил выявить наиболее значимые факторы, нарушающие поперечную балансировку самолета и ухудшающие поперечную управляемость:

- несимметрия заправки топливом;

- несимметрия загрузки;

- сдвиг ветра;

- разнотяговость двигателей. Выявлены наиболее опасные уровни отмеченных факторов.

4) Предложена полная классификация видов СВ, различающихся направлением вектора ветра и его градиента.

5) С помощью аналитических методов исследования и математического моделирования разработан ряд рекомендаций и предложений по летной эксплуатации самолетов Ту-154М и Ил-96-300 при нарушениях поперечной балансировки, направленных на совершенствование способов пилотирования, организации производства и нормативной документации.

6) Разработан, обоснован и предложен новый комплексный эксплуатационный показатель управляемости ВС, названный коэффициентом управляемости, который пригоден для оценки состояния конкретного экземпляра ВС по записям регулярных штатных полетов. Коэффициент управляемости дает оценку, обладающую свойствами: объективности, количественности, функциональности, универсальности и инвариантности.

7) Разработаны методы численной оценки управляемости экземпляра ВС в процессе эксплуатации:

Асо

- реакции самолета по крену —;

А8

- "хождения за ручкой";

- балансировочного положения рулей;

- периодов собственных колебаний; границ колебательной и спиральной неустойчивости; границ устойчивости по критическим скоростям крена; аэродинамических перекрестных связей.

8) Показана статистическая устойчивость коэффициента управляемости, как эксплуатационного показателя управляемости ВС, по объему выборки, по условиям полета и качеству полетной информации. Показано, что для расчета коэффициента управляемости необходим участок полета не менее 7 с для самолета Ту-204.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Лесовский, Андрей Сергеевич, 2009 год

1. Авиационные правила. Часть 25. Нормы летной годности самолетов транспортной категории. — Межгосударственный авиационный комитет, ЛИИ им. Громова, 1994.

2. Аварийность самолетов с СТД стран-членов ИКАО при всех видах полетов за период эксплуатации с 1982 г. по 1992 г. Обзор №642/ПЯ8-759, руководитель Полтавец В.А. — №ГРХ74579. — М., 1987. — 74 е.: ил. — Ответственный исполнитель Пляцек A.B.

3. Акт № 5124-96/91 по результатам заводских наземных и летных испытаний дальнего магистрального самолета Ил-96-300 с четырьмя турбовентиляторными двигателями ПС-90А по определению летно-технических характеристик.

4. Аэродинамика и динамика полета магистральных самолетов (под ред.Бюшгенса Г.С.). — Москва—Пекин: Изд-во ЦАГИ и АВИА, 1995. — 772 с.

5. Бадягин А.А, Овруцкий Е.А. Проектирование пассажирских самолетов с учетом экономики эксплуатации — М.: Машиностроение, 1964.-451 с.

6. Баранов A.M., Солонин C.B. Авиационная метеорология: -Ленинград: Гидрометеоиздат, 1975. -391 с.

7. Бехтир В.П., Ржевский В.М., Ципенко В.Г. Практическая аэродинамика самолета Ту — 154М. М.: Воздушный транспорт, 1997. — 286 с.

8. Богославский Л.Е., Шифрин М.Н., Практическая аэродинамика самолета Як-40. — М.: Машиностроение, 1977. — 96с.

9. Бюшгенс Г.С., Студнев Р.В. Динамика самолета. Пространственное движение. — М.: Машиностроение, 1983. — 320 с.

10. Влияние сдвига ветра на динамику полета самолета. Библиографический список. —М.: ЦАГИ, 1983. — 20 с.

11. Володко A.M., Свириденко А.Н. Влияние транспортируемого груза на эффективность управления вертолетом // Научный Вестник МГТУ ГА. Сер. Аэромеханика и прочность. 2008. № 124. С. 191 196.

12. Громов М.С., Шапкин B.C. Поддержание летной годности в условиях безремонтной эксплуатации. // Всероссийский институт научной и технической информации (ВИНИТИ). Проблемы безопасности полетов. 2006. №10.

13. Дыхненко Л.М. и др. Основы моделирования сложных систем: Учебное пособие для втузов. Киев: Вища школа, 1981. — 359 с.

14. Егер. С.М. Проектирование пассажирских реактивных самолетов. -М.: Машиностроение, 1964. —451 с.

15. Под ред. Жукова А.Я. Динамика транспортных летательных аппаратов. — М: Транспорт, 1998. 326 с.

16. Ибрагимов И.А. и др. Моделирование систем: Учебное пособие. -Баку: Азинефтехим, 1989. 83 с.

17. Исследование динамики полета самолетов на этапах взлета и посадки: Отчет о НИР/ Гос. научно-иссл. ин-т гражд. авиации (ГосНИИ ГА); Руководитель Кофман В.Д. № темы 1.3.3, № задания 1.03. - М., 1977.- 103 с.

18. Конвенция о международной гражданской авиации (Чикагская конвенция 1944 г). Подписано в Чикаго 7 декабря 1944 г. - Документ ICAO, 1963. -25с.

19. Копылов H.H. Автореферат "Методика расчёта аэродинамических характеристик и параметров движения самолёта на взлётно-посадочных режимах в условиях вихревой опасности"

20. Котик М.Г., Павлов A.B., Пашковский И.М., Щитаев Н.Г. Летные испытания самолетов. М.: Машиностроение, 1968. — 423 с.

21. Кофман В.Д., Полтавец В.А. Уроки авиационных происшествий. // Материалы семинара "Предотвращение авиационных происшествий: учимся друг у друга" 9—10 июня 2004 года. М., 2004.

22. Кочин Н.Е., Кибель И. А., Розе Н.В. Теоретическая гидромеханика. Часть 1. — М.: Физико-математической литературы, 1963. — 583 с.

23. Круглякова O.B. Возможности расширения эксплуатационных ограничений самолета на основе математического моделирования динамики полета на больших углах атаки: Дисс. на соискание уч. степ, кандит. техн. наук-М., 1992.

24. Кубланов М.С. Математическое моделирование: Учебное пособие. М.: МГТУ ГА, 1996. - 96 с.

25. Кубланов М.С. Устойчивый алгоритм моделирования работы шасси// Сб. научных трудов Обеспечение безопасности полетов при эксплуатации гражданских воздушных судов. — М.: МИИГА, 1991. С. 54— 59.

26. Кубланов М.С. Основные принципы математического моделирования динамики полета летательных аппаратов // Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Аэромеханика и прочность (М.). 2001. - № 37. - С. 11 - 15.

27. Кубланов М.С. Математическое моделирование. Методология и методы разработки математических моделей механических систем и процессов: Учебное пособие. Часть I. Третье издание. — М.: МГТУ ГА, 2004.-108 с.

28. Кубланов М.С. Математическое моделирование. Методология и методы разработки математических моделей механических систем и процессов: Учебное пособие. Часть II. Третье издание. М.: МГТУ ГА, 2004. - 125 с.

29. Кубланов М.С., Баннов H.A., Деев В.П. Посадка тяжелого транспортного самолета при отказах руля направления // Вопросы исследования летной эксплуатации ВС в особых ситуациях: Межвузовский сборник научных трудов. М.: МГТУ ГА, 1997. - С. 25 - 27.

30. Кубланов М.С., Баннов H.A., Деев В.П. Влияние отказа руля высоты на посадку тяжелого транспортного самолета // Вопросы исследования летной эксплуатации ВС в особых ситуациях: Межвузовский сборник научных трудов. М.: МГТУ ГА, 1997. - С. 27 - 30.

31. Кубланов М.С., Архипов Н.С. Полномасштабное интерактивное анимационное моделирование динамики полета летательных аппаратов в реальном масштабе времени // Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Аэромеханика и прочность (М.). 1999. - № 15.-С. 13-21.

32. Кубланов М.С. Идентификация математической модели посадки самолета Ту-154Б по данным летных испытаний // Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Аэромеханика и прочность (М.). 1999. - № 15. - С. 27 - 36.

33. Кубланов М.С. Математическое моделирование аварии Ил-76 в Иркутске 26.07.99 // Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Аэромеханика и прочность (М.). 2000. - № 23. - С. 21 - 27.

34. Кубланов М.С. Идентификация математических моделей по данным летных испытаний самолета Ил-96-300// Сб. научных трудов

35. Решение прикладных задач летной эксплуатации ВС методами математического моделирования. М.: МГТУ ГА, 1993. - С. 3-10.

36. Кубланов М.С. Идентификация математической модели посадки самолета Ту-154Б по данным летных испытаний// Научный вестник МГТУ ГА № 15. Сер. Аэромеханика и прочность. М.: МГТУ ГА, 1999. - С. 2736.

37. Кубланов М.С., Баннов H.A., Деев В.П. Посадка тяжелого транспортного самолета при отказах руля направления // Вопросы исследования летной эксплуатации ВС в особых ситуациях: Межвузовский сборник научных трудов. М.: МГТУ ГА, 1997. - С. 25 - 27.

38. Кубланов М.С., Баннов H.A., Деев В.П. Влияние отказа руля высоты на посадку тяжелого транспортного самолета // Вопросы исследования летной эксплуатации ВС в особых ситуациях: Межвузовский сборник научных трудов. М.: МГТУ ГА, 1997. - С. 27 - 30.

39. Кубланов М.С., Архипов Н.С. Полномасштабное интерактивное анимационное моделирование динамики полета летательных аппаратов в реальном масштабе времени // Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Аэромеханика и прочность (М.). 1999. -№ 15.-С. 13-21.

40. Кубланов М.С., Ципенко В.Г., Барилов Д.Д. Архитектура системы математического моделирования динамики полета летательных аппаратов // Математическое моделирование в задачах летной эксплуатации воздушных судов. М.: МИИГА, 1993. - С. 3 - 11.

41. Лебедев А.Н. Моделирование в научно-технических исследованиях. М.: Радио и связь, 1989. - 224 с.

42. Лесовский A.C. Исследование влияния асимметрии тяги на боковую балансировку самолета // Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Аэромеханика и прочность. М., 2006. - № 97. — С. 146 - 150.

43. Лесовский A.C. Исследование влияния на условия пилотирования, факторов нарушающих поперечную балансировку самолета. (Ил-96-300, Ту-154М). Магистерская диссертация. М. МГТУГА. 2006.- 195 с.

44. Лесовский A.C. Применение корреляционного анализа для оценки управляемости самолета // Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Аэромеханика и прочность. 2008. № 125. С. 173 178.

45. Лесовский A.C. Оценка управляемости самолета в поперечном канале методами корреляционного анализа // Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов. 2008. № 127. С. 120 124.

46. Лесовский A.C. Применение коэффициента управляемости для оценки перекрестных связей // Научный вестник МГТУГА. 2009. № 138. С. 225-230.

47. Лесовский A.C. Применение коэффициента управляемости для определения границ колебательной и спиральной неустойчивости // Научный вестник МГТУ ГА. 2009. № 141. С. 143 149.

48. Лесовский A.C., Кубланов М.С. Методика определения управляемости самолета // Научный вестник УВАУГА. 2008. № 1. С. 82 -87.

49. Лесовский A.C. Анализ факторов, влияющих на изменение перегрузки при полете самолета в турбулентной атмосфере // Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Студенческая наука. 2006. № 110. С. 20 26.

50. Лигум Т.Н., Скрипниченко С.Ю. Аэродинамика самолета Ту-154Б. -М.: Транспорт, 1985. -263 с.

51. Лысенко Н.М. Динамика полета. Устойчивость и управляемость летательных аппаратов. М. Издание ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского. 1967.-639 с.

52. Масленникова Г.Е. Применение математического моделирования и теоретических методов при анализе особых случаев взлета и посадки воздушных судов: Дисс. на соискание уч. степ. докт. техн. наук — М., 1987. -438 с.

53. Оказание государствам помощи в устранении недостатков с целью повышения безопасности полетов и поддержания летной годности в СНГ. Информационный документ ICAO. - A35-WP/124, ЕХ/49, 9/09/04. -с. 3

54. Под ред. Г.В. Новожилова. Проектирование гражданских самолетов. Теория и методы. М.: Машиностроение, 1991. — 672 с.

55. Нормы летной годности гражданских самолетов СССР (НЛГС-3). — М.: Межведомственная комиссия по нормам летной годности гражданских самолетов и вертолетов СССР, 1984. 464 с.

56. Обрубов А.Г., Грязин В.Е. Динамика полета в условиях сдвига ветра. — М.: Труды ЦАГИ, вып.2163, 1983. — 24 с.

57. Остославский И.В. Аэродинамика самолета. М.: Государственное издательство оборонной промышленности, 1957. - 560 с.

58. Остославский И.В., Стражева И.В. Динамика полета. Устойчивость и управляемость летательным аппаратом. М: Машиностроение, 1965. — 467 с.

59. Остославский И.В., Калачев Г.С. Продольная устойчивость и управляемость самолета. М.: Оборонгиз, 1951. — 367 с.

60. Прандтль JI. Гидроаэромеханика М.: Изд. иностранной литературы, 1949. - 520 с.

61. Прокофьев А.И. Надежность и безопасность полетов. М: Машиностроение, 1985.- 184 с.

62. Пышнов B.C. Динамические свойства самолета. — М: Оборонгиз, 1951.- 175 с.

63. Руководство по технической эксплуатации самолета Ил-96.

64. Руководство по летной эксплуатации самолета Ил-96.

65. Руководство по технической эксплуатации самолета Ту-154М.

66. Руководство по летной эксплуатации самолета Ту-154М.

67. Скрипниченко В.Г. Применение математического моделирования и теоретических методов при анализе особых случаев взлета и посадки воздушных судов: Дисс. на соискание уч. степ. докт. техн. наук М., 2005. -438 с.

68. Снешко Ю.И. Исследования в полете устойчивости и управляемости самолета. — М.: Машиностроение, 1971. — 328 с.

69. Степнов М.Н. Статистические методы обработки результатов механических наблюдений: Справочник. — М.: Машиностроение, 1985. — 232 с.

70. Стрелец И.В. Моделирование захода на посадку и посадки воздушных судов в условиях предельных профилей сдвига ветра.: Дисс. на соискание уч. степ. канд. техн. наук М., 2000. — 246 с.

71. Ударцев Е.П. Ди намика пространственного сбалансированного движения самолета. Киев: КИИ ГА, 1989. - 116 с.

72. Хальд А. Математическая статистика с техническими приложениями. М.: Иностранная литература, 1956. - 664 с.

73. Центровочная ведомость самолета Ил-96-300.

74. Ципенко В.Г., Бехтир В.П., Косачевский С.Г. Аэродинамическое обоснование выполнения полета на самолете Ту-154Б при отказавшем двигателе. М.: МГТУ ГА, 1999. - 36 с.

75. Ципенко В.Г. Применение математического моделирования и теоретических методов при анализе особых случаев взлета и посадки воздушных судов: Дисс. на соискание уч. степ. докт. техн. наук М., 1987. -438 с.

76. Ципенко В.Г. Практическая аэродинамика самолета Ил-76. М.: Машиностроение, 1977. - 96 с.