Расширение ожидаемых условий эксплуатации самолета ИЛ-62М на международных воздушных линиях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.14, кандидат технических наук Баннов, Николай Алексеевич

• Баннов, Николай Алексеевич
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Баннов, Николай Алексеевич

ВВЕДЕНИЕ 5.

1. АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ САМОЛЕТА ИЛ-62М НА МЕЖДУНАРОДНЫХ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЯХ 10.

1.1. Вводные замечания и постановка задачи 10.

1.2. Выполнение перегоночных полетов на ВС Ил-62М до аэропорта базирования на 3-х работающих двигателях 12.

1.3. Выполнение аэродромных тренировочных и учебных полетов 14.

1.4. Выполнение взлетов с Ов = 170 т и посадок с

Оп= 110 т 15.

1.5. Летная эксплуатация топливной системы ВС Ил-62М 17.

1.6. Выполнение процедур с уменьшением шума на местности на взлете и при заходе на посадку 19.

1.7. Затраты на перевозку одной тонны массы ВС 22.

1.8. Выполнение грузовых перевозок в ОАО "Аэрофлот" 25.

1.9. Выводы по главе 1 26.

2. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ГРАНИЦ ОЖИДАЕМЫХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВС ИЛ-62М 27.

2.1. Методы исследования эксплуатации ВС 27.

2.2. Особенности требований к методам исследования эксплуатации ВС Ил-62М 30.

2.2.1. Факторы внешней среды 31.

2.2.2. Сочетания предельных параметров 33.

2.2.3. Фактор деятельности экипажа 34.

2.3. Система математического моделирования динамики полета летательных аппаратов 35.

2.4. Система интерактивного анимационного моделирования как метод исследования границ ОУЭ 40.

2.5. Выводы по главе 2 42.

3. РЕШЕНИЕ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ РАСШИРЕНИЯ ОУЭ РЛЭ ВС ИЛ-62М 44.

3.1. Вводные замечания 44.

3.2. Расчет выполнения взлета ВС Ил-62М с 53 = 15° со всеми работающими двигателями 45.

3.3. Расчет выполнения аэродромных тренировочных и учебных полетов по принципу "конвейер" 51.

3.4. Выполнение взлетов и посадок с соблюдением условий уменьшения шума на местности 5 5.

3.5. Особенности взлета ВС Ил-62М с Ов = 170 т и посадок с Оп= 110 т 58.

3.6. Обоснования изменения порядка эксплуатации топливной системы ВС Ил-62М 62.

3.7. Оптимальная стратегия заправки топливом ВС

Ил-62М 63.

3.8. Выводы по главе 3 66.

4. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ИЗМЕНЕНИЮ РЛЭ ВС

ИЛ-62М 69.

4.1. Взлет ВС Ил-62М с 53 = 15°, все двигатели работают 69.

4.2. Выпуск шасси за 5 - 3 км до точки входа в глиссаду 72.

4.3. Выполнение тренировочных и учебных полетов по принципу "конвейер" 73.

4.4. Взлет ВС с Ов = 170 т и посадка с Оп = 110 т 76.

4.5. Изменение по управлению топливной системой 77.

4.6. Выводы по главе 4 79. 5. ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ВС

ИЛ-62М В ВАРИАНТЕ ИЛ-62Т (ГРУЗОВОЙ) 80.

5.1. Вводные замечания и постановка задачи 80.

5.2. Расчет стоимости перевозки 1 кг груза на самолете Ил-62Т 82.

5.3. Расчет основных характеристик ВС Ил-62Т 83.

5.4. Компоновка ВС Ил-62Т 85.

5.5. Выводы по главе 5 87. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 88. ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ 90. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 92. ПРИЛОЖЕНИЯ 98.

1. Исходные данные и результаты расчетов тренировочных полетов по методу "конвейер" 99.

2. Программа расчета на ЭВМ заключительного варианта заправки ВС топливом на полет 123.

3. Акты о внедрении предложений по расширению

ОУЭ ВС Ил-62М 124.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Расширение ожидаемых условий эксплуатации самолета ИЛ-62М на международных воздушных линиях»

Основной задачей гражданской авиации (ГА), как части транспортной системы страны, является безопасное и регулярное выполнение потребного объема авиаперевозок. Выполнение данной задачи подразумевает обеспечение максимальной экономической эффективности летной эксплуатации (ЛЭ) каждого типа воздушного судна (ВС) при соблюдении высокого уровня безопасности полета (БП).

Появление каждого нового типа ВС - это результат достижений научно-технического прогресса. Каждое новое ВС становится все более сложной системой. И если процессом непосредственного полета новых ВС в нормальных условиях управлять становится проще, то в особых условиях, особенно при отказах систем, нагрузка на экипаж многократно возрастает. В этих условиях он должен успевать реагировать не только на изменяющиеся внешние условия, но и на сообщения развитой системы контроля. Однако психофизиологические возможности экипажа, как оператора, остаются ограниченными.

Осенью 1967 года из аэропорта Шереметьево ЦУ МВС стали выполняться полеты в Монреаль, Дели, Париж на комфортабельных по тому времени самолетах Ил-62. Учитывая достоинства ВС Ил-62, французская авиакомпания "Эйр Франс" заключила с "Аэрофлотом" договор об аренде этого самолета и его эксплуатации на трассе Москва - Париж - Москва. Обслуживание пассажиров на этой трассе выполнялось смешанными бригадами бортпроводников "Аэрофлота" и "Эйр Франс".

Первые два года эксплуатации ВС Ил-62 на международных воздушных линиях (МВД) позволили выделить ряд конструктивных недоработок этого самолета, которые, при всех его достоинствах, не позволяли повысить его экономическую рентабельность.

В результате тесного сотрудничества летного состава (ЛС) ЦУ МВС с ГосНИИ ГА и АК им. C.B. Ильюшина ВС Ил-62 был доработан. В ГосНИИ ГА, ГПИ и НИИ "Аэропроект" с 1970 года были начаты государственные испытания ВС Ил-62М. "Новичок" отличался от ВС Ил-62 большей заправкой топлива (плюс 4 т в килевом баке), новыми двигателями (с большей суммарной тягой на 10 %) с меньшим удельным расходом топлива. В проводку управления элеронами была добавлена гидромеханическая система управления внешними секциями спойлеров совместно (УСЭР). Эта система позволила улучшить посадочные характеристики, в частности, скорость захода на посадку на глиссаде выдерживать 280 км/ч против 300 км/ч на Ил-62.

К 1975 году самолет Ил-62М стал основным перевозчиком "Аэрофлота". Парк ВС данного типа составил 32 самолета - 30 % парка ВС ЦУ МВС. В этом же году был построен и "вступил в строй" ВС Ил-62М № 86488 с усиленным крылом, что позволило увеличить общий ресурс самолета с 20000 ч до 35000 ч. В дальнейшем, к 1979 году, был готов вариант ВС Ил-62Т, но решением МГА СССР этот вариант был "заморожен". Самолет, изначально строящийся на серийном заводе как Ил-62Т грузовой, был достроен в пассажирском варианте на 186 кресел. Первенец "несостоявшегося грузовика" поступил в ЦУ МВС под номером 86502, отлетал ресурс 35000 ч и после списания был утилизирован.

За последние 3-5 лет "Аэрофлот" "закрыл" ряд грузовых программ в Европе, на Ближнем Востоке и в Африке. Это стало необходимым из-за сокращения числа грузовых ВС Ил-76. Освободившуюся нишу грузовых перевозок заполнили авиакомпании "EAST LINE" и "Открытое Небо".

Восстановить "Аэрофлоту" прежние объемы грузовых перевозок помог бы новый вариант ВС Ил-62Т. "Аэрофлот" владел ВС Ил-62М № 86502, все системы жизнеобеспечения которого были выполнены для грузового варианта Ил-62Т грузоподъемностью 25 тонн. Это ВС было бы востребовано транспортной системой страны, так как в настоящее время парк грузовых самолетов указанной грузоподъемности устарел, новые ВС в России не выпускаются. Производство ВС Ил-62Т возможно в России без участия стран СНГ.

Таким образом, может быть поставлена задача исследования ожидаемых условий эксплуатации (ОУЭ) ВС Ил-62М, а также грузового варианта Ил-62Т, с целью выявления возможностей восстановления "Аэрофлотом" прежних объемов грузовых перевозок.

Диссертационная работа предполагает при разработке предложений и рекомендаций по расширению ОУЭ ВС Ил-62М, в том числе и в грузовом варианте, использовать накопленный опыт полетов в условиях зарубежных аэропортов различных климатических регионов мира.

Для этого в работе использован комплексный подход к исследованиям методами математического моделирования всех основных аспектов эксплуатации ВС: летно-технических характеристик, технического состояния, внешних условий, эргономических условий работы экипажа, особенностей исследуемых этапов полета. Кроме того, в этот комплексный подход включены вопросы необходимого изменения руководства по летной эксплуатации.

В первой главе диссертации анализируется современное состояние ЛЭ ВС Ил-62М и перспективы его применения, в том числе в грузовом варианте. На основе этого анализа формируется перечень мероприятий по расширению ОУЭ и формулируются постановки соответствующих задач.

Во второй главе обосновывается выбор методов исследования границ ожидаемых условий эксплуатации ВС Ил-62М, которые должны обладать высокой степенью адекватности и возможностью включить в исследовательский процесс пилота. В качестве таковых принимаются Система математического моделирования динамики полета ЛА и Система интерактивного анимационного моделирования, разработанные сотрудниками кафедры Аэродинамики, конструкции и прочности ЛА МГТУ ГА.

В третьей главе диссертации приводится решение задач расширения ОУЭ ВС Ил-62М выбранными методами, а также проводится оценка влияния разработанных мероприятий на уровень БП и расчет их экономического эффекта.

Четвертая глава посвящена разработке Изменений РЛЭ ВС Ил-62М, необходимых при внедрении предлагаемых мероприятий.

В пятой главе обосновывается возможность и способ использования ВС Ил-62М в грузовом варианте Ил-62Т. Приводится расчет основных эксплуатационных характеристик ВС Ил-62Т.

На защиту выносятся комплексные результаты (анализ проблемы, расчет технических и экономических показателей, разработка Изменений РЛЭ) решения следующих задач расширения ОУЭ ВСИл-62М:

Заключение диссертации по теме «Эксплуатация воздушного транспорта», Баннов, Николай Алексеевич

5.5. Выводы по главе 5

Грузовой вариант ВС Ил-62Т при постройке и внедрении в эксплуатацию имеет следующие преимущества перед другими существующими самолетами данного типа.

1. Расчеты показали, что ожидаемая себестоимость перевозки 1 кг груза составит 1,65 долл./кг, что выгодно отличает этот вариант по сравнению со средним мировым уровнем в 1,85 - 1,92 долл./кг [4].

2. Герметичность грузовых помещений ВС Ил-62Т позволит значительно снизить ограничения на характер перевозимых грузов.

3. Ожидаемая оперативность погрузки и разгрузки составит не более 40 мин, что соответствует международным требованиям.

4. Не требуется изготовления специальных контейнеров, палет и механизмов погрузки и разгрузки.

5. Модернизация ВС Ил-62М в ВС Ил-62Т гораздо дешевле создания нового типа самолета подобного класса, так как сохранилась основная документация, а работы могут быть проведены на авиазаводе в г. Казани, который не потребует больших капитальных затрат на освоение нового типа ВС.

6. Не потребуется специальная переподготовка ЛС и технического персонала для обслуживания данного ВС.

7. Не требуется дополнительное дооборудование или переоборудование авиационных технических баз специальными средствами механизации для технического обслуживания.

8. Срок изготовления и внедрения ВС Ил-62Т в эксплуатацию ориентировочно составит 1,5 - 2 года, что несравненно меньше, чем другого нового грузового самолета, так как летные характеристики данного ВС не отличаются от характеристик ВС Ил-62М.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

С помощью комплекса СИАМ и СММ ДП ЛА, а также программ "Взлет" и "Посадка" проведен комплекс вычислительных экспериментов по исследованию особенностей выполнения полетов ВС Ил-62М на этапах взлета и посадки в условиях, находящихся на границах ОУЭ, регламентированных РЛЭ.

Анализ результатов ВЭ, технической и нормативной документации, а также специальные конструкционные проработки позволили разработать рекомендации по повышению эффективности ЛЭ ВС Ил-62М за счет расширения ОУЭ без ущерба БП. Комплексность проведенных исследований позволила полностью завершить эти разработки - от анализа возможностей до формулировки Изменений РЛЭ.

В результате проведения исследований в данной диссертационной работе можно сделать следующие выводы.

1. Показано, что у ВС Ил-62М есть значительные резервы повышения экономической эффективности, выводящие его на конкурентоспособный уровень.

2. Разработан и обоснован ряд конкретных мероприятий и приемов, обеспечивающих повышение экономической эффективности ВС Ил-62М за счет расширения ОУЭ без ущерба БП:

- выполнение взлета с 83 = 15° со всеми работающими двигателями;

89

- выполнение аэродромных тренировочных и учебных полетов по принципу "конвейер";

- выполнение взлета с GB =170 т и посадки с Gn = 110 т;

- выпуск шасси за 5 - 3 км до точки входа в глиссаду;

- изменение порядка эксплуатации топливной системы; - оптимизация стратегии заправки топливом.

3. Показано, что реализация предлагаемых мероприятий и приемов приводит к повышению регулярности полетов, снижению шума на местности, увеличению коммерческой загрузки, прямой экономии топлива и затрат.

4. Разработаны, согласованы с АК им. C.B. Ильюшина и подготовлены в форме Изменений РЛЭ ВС Ил-62М предложения по расширению ОУЭ, не требующие каких-либо конструктивных доработок ВС.

5. Проведена оценка экономической эффективности предлагаемых мероприятий и приемов.

6. Обоснована эффективность внедрения в эксплуатацию грузового варианта ВС Ил-62Т, который позволит заполнить опустевшую нишу на рынке авиатранспортных услуг отечественным самолетом грузоподъемностью до 30 т.

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ

АК - авиационный комплекс;

БП - безопасность полета;

ВПП - взлетно-посадочная полоса;

ВПР - высота принятия решения;

ВС - воздушное судно;

ВТ - воздушный транспорт;

ВЭ - вычислительный эксперимент;

ГА - гражданская авиация;

ГСМ - горюче-смазочные материалы;

ГТРК - государственная транспортная авиакомпания;

ДВТ - департамент воздушного транспорта;

ДП - динамика полета;

ДПРМ - дальний приводной радиомаяк;

КВС - командир воздушного судна;

JIA - летательный аппарат;

ЛИ - летные испытания;

ЛС - летный состав;

ЛЭ - летная эксплуатация;

МВЛ - международные воздушные линии;

МВС - международное воздушное сообщение;

МГА - Министерство гражданской авиации ;

МСА - международная стандартная атмосфера;

МСРП - механическая система регистрации полета;

ММ - математическая модель;

НЛГС - нормы летной годности самолетов;

91

ОАО - открытое акционерное общество;

ОС - особый случай;

ОУЭ - ожидаемые условия эксплуатации;

ПЭВМ - персональная электронная вычислительная машина;

РЛЭ - руководство по летной эксплуатации;

РС - расчетный случай;

РФ - Российская Федерация;

СММ - система математического моделирования;

СИАМ - система интерактивного анимационного моделирования;

ТС - топливная система;

УВД - управление воздушным движением;

ФС - функциональная система;

ЦУ - центральное управление;

ЭВМ - электронная вычислительная машина.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Баннов, Николай Алексеевич, 2000 год

1. Аэромеханика самолета (под ред. Бочкарева А.Ф.). М.: Машиностроение, 1977.

2. Боярский Т.Н., Горбунов И.С. Оптимальное планирование статистического эксперимента задачи летной эксплуатации. В кн.: Моделирование полета воздушных судов. Киев: КИИГА, 1986.

3. Бин Г.Е. Система моделирования полета самолета. Л.: Ленинградский дом научно-технической пропаганды, пер. № 1476, 1970.

4. Accident Prevention Manual. Draft.- ICAO Montreal, Canada,1982.

5. Пономаренко В.А. Авиация белое и черное. Москва, 1995.

6. Бехтер В.П., Ципенко В.Г. Практическая аэродинамика самолета Ил-86. -М: Воздушный транспорт, 1993.

7. Сокова А.Г. Практическая аэродинамика самолета Ил-62. -М.: Машиностроение, 1979.

8. ОАО "Аэрофлот Российские международные авиалинии". Инструкция по производству полетов по трассам России. - Москва., 1998.

9. Вопросы кибернетики. Проблемы создания и применения математических моделей в авиации, (под ред. Белоцерковского С.М.). -М.: Кибернетика, 1983.

10. Доброленский Ю.П. Динамика полета в неспокойной атмосфере. -М.: Машиностроение, 1968.

11. И. Денисов В.Г. Человек и машина в системе управления. М.: Знание, 1973.

12. Егоров Г.С., Попов В.Н., Ломовский В.В. и др. Внимание: Грубая посадка. М.: Гражданская авиация №5, 1989.

13. Жолудев Л.В. и др. Основы анализа летной деятельности и пути обеспечения безопасности полетов в гражданской авиации. М.: МГА, 1968.

14. Жуков В.И., Иванов B.C. Безопасность полетов летательных аппаратов. -М.: Транспорт, 1987.

15. Зигель А., Вольф Дж. Модели группового поведения в системе "человек машина". - М.: Мир, 1973.

16. Зубков Б.В., Минаев Е.Р. Основы безопасности полета. М.: Транспорт, 1987.

17. Калачев Г.С. Самолет, летчик и безопасность полета. М.: Машиностроение, 1979.

18. Котик М.Г., Филиппов В.В. Полет на предельных режимах. -М.: МО СССР, 1977.

19. Котик М.Г., Павлов A.B., Пашковский И.М. Летные испытания самолетов. -М.: Машиностроение, 1968.

20. Курода И. Аварии с самолетами, возникающими из-за человеческих ошибок, (перев. с японского). Изд. Дзидося Гидзюцу, 1982.

21. Материалы разборов полетов экипажей в ЦУ МВС. М.: РИОМГА, 1969-1994.

22. Наставление по производству полетов в гражданской авиации (НЛП ГА 85). - М.: МГА, Воздушный транспорт, 1985.

23. Пашковский И.М. Устойчивость и управляемость самолета. -М.: Машиностроение, 1975.

24. Единые нормы летной годности самолетов (ЕНЛГС). М.: Межведомственная комиссия по нормам летной годности гражданских самолетов и вертолетов СССР, 1984.

25. Перепелица В.И., Усков В.П., Барилов Д.Д. О новой концепции содержания руководства по летной эксплуатации ВС в гражданской авиации. В кн.: Наука и техника гражданской авиации на современном этапе. - М.: МГТУ ГА, 1994.

26. Полякова И.Ф., Сушко В.В., Ципенко В.Г. Влияние различных способов торможения на длину пробега воздушного судна. В кн.: Моделирование полета и идентификация характеристик воздушных судов. - Киев: КНИГА, 1992.

27. Кубланов М.С., Полякова Й.Ф., Ципенко В.Г. Исследование законов регулирования, обеспечивающих безопасное пилотирование ВС на пробеге в осложненных условиях эксплуатации. М.: МИИГА, 1990.

28. Кубланов М.С., Кузьмина Ю.Е., Ципенко В.Г. Система математического моделирования динамики полета для исследования полетных ситуаций и обучения летного состава. В кн. Безопасность полетов и человеческий фактор в авиации. - Л-Д.: О ЛАГА, 1991.

29. Кубланов М.С., Кузьмина Ю.Е и др. Научно-техническое сопровождение летной эксплуатации самолетов с помощью математического моделирования. В кн.: Наука и техника гражданской авиации на современном этапе. - М.: МГТУ ГА, 1994.

30. Кубланов М.С., Кузьмина Ю.Е. Воспроизведение полета летательных аппаратов с помощью системы математического моделирования. В кн.: Идентификация динамических систем и обратные задачи. - Суздаль, 1990.

31. Анализ точности имитации движения самолета особых случаев взлета и посадки с помощью математического моделирования: Отчет о НИР /Моск. ин-т инженеров гражд. авиации (МИИГА); Руководитель В.Г. Ципенко № ГР 01890017440; инв.№ 0890065188-М., 1989.

32. Честнов A.B. Летная эксплуатация самолетов. М.: ВИМО,1992.

33. Архипов Н.С., Кубланов М.С. Полномасштабное интерактивное анимационное моделирование динамики полета летательных аппаратов в реальном масштабе времени //Научный вестник МГТУ ГА № 15, 1999.

34. Кубланов М.С. Идентификация математической модели посадки самолета Ту-154Б по данным летных испытаний //Научный вестник МГТУ ГА № 15, 1999.

35. Руководство по противообледенительной защите воздушных судов на земле: БОС. 9640-АЫ/940,1САО, 1995.

36. Уточнение методики выполнения тренировочных и учебных полетов на ВС Ил-62М: Указание ФАС РФ № 25.2.24. 402, 04.07.97.

37. Решение ОАО "Аэрофлот" О мерах по сокращению досрочного снятия двигателей: №80/у, 04.07.96, Перв. Зам. Ген. Дир. Потемкин В.Я.

38. Указание ОАО "Аэрофлот": Об усилении контроля за повреждением ВС. Ст. вице-през. Волымерец А.И., Москва, 16.10.98.

39. РЛЭ ВС Ил-62М, части 1 и 2.

40. Кубланов М.С. Идентификация математических моделей по данным летных испытаний самолета Ил-96-300// Решение прикладных задач летной эксплуатации ВС методами математического моделирования/Моск. гос. технич. ун-т гражд. авиации. -М., 1993.

41. Кубланов М.С. Математическое моделирование аварии Ил-76 в Иркутске 26.07.99/. Научный вестник МГТУ ГА № 23, сер. Аэромеханика и прочность/ Моск. гос. технич. ун-т гражд. авиации. -М., 2000.

42. Арепьев А.Н. Концептуальное проектирование магистральных пассажирских самолетов. Компоновка и летные характеристики.-М., 1999.

43. J.Morris, D.M.Ashford. Fuselage configuratione studies. SAE. Paper No 670370, April 1967.

44. Баннов H.A., Кубланов М.С. Перспективы ввода в эксплуатацию грузовых самолетов Ил-62М в ОАО "АЭРОФЛОТ".Научный вестник МГТУ ГА. Москва 2000 г. с 29 30.