Разработка метода решения задач лётной эксплуатации воздушных судов нового поколения в условиях комплексного воздействия атмосферных явлений повышенной опасности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.14, кандидат технических наук Рогонов, Александр Михайлович

• Рогонов, Александр Михайлович
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Рогонов, Александр Михайлович

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

Выводы по главе 1.

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ЛЁТНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ В УСЛОВИЯХ АТМОСФЕРНЫХ ЯВЛЕНИЙ ПОВЫШЕННОЙ ОПАСНОСТИ.

2.1. Постановка задачи.

2.2. Особенности математического моделирования движения ВС.

2.3. Математическая модель движения ВС на этапах взлёта и посадки.

2.3.1. Структурная схема математической модели движения ВС и её анализ.

2.3.2. Модель пространственного движения ВС.

2.3.3. Модель аэродинамических характеристик ВС, высотно-скоростных и дроссельных характеристик двигателя.

2.3.4. Разработка блока формирования полётной ситуации и действий экипажа.*.

Выводы по главе 2.

3. МОДЕЛЬ СОСТОЯНИЯ АТМОСФЕРЫ И АТМОСФЕРНЫХ ЯВЛЕНИЙ ПОВЫШЕННОЙ ОПАСНОСТИ (АЯПО).

3.1. Вводные замечания.

3.2. Модель влияния ветра и состояния атмосферы в задачах динамики полёта.

3.3. Математическая модель комплексного влияния ливневого дождя и подвижного кольцевого вихря на аэродинамические характеристики ВС.

Выводы по главе 3.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЛОКА ФОРМИРОВАНИЯ ПОЛЁТНОЙ СИТУАЦИИ И ДЕЙСТВИЙ ЭКИПАЖА В РЕШЕНИИ ЗАДАЧ ИДЕНТИФИКАЦИИ.

4.1. Идентификация параметров движения и действий экипажа на посадке.

4.2. Идентификация параметров движения и действий экипажа при выполнении ухода на второй круг с имитацией отказа двигателя.

Выводы по главе 4.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАДАЧ ДИНАМИКИ УПРАВЛЯЕМОГО ДВИЖЕНИЯ ВС В УСЛОВИЯХ КОМПЛЕКСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ АТМОСФЕРНЫХ ЯВЛЕНИЙ ПОВЫШЕННОЙ ОПАСНОСТИ (АЯПО).161 5.1. Разработка алгоритмов автоматического управления средствами аэродинамического торможения на пробеге применительно к самолёту Ту-204.

5.2. Моделирование задач динамики управляемого движения в условиях комплексного воздействия дождя и ветра.

5.2.1. Моделирование посадки самолёта типа Ту-204 в условиях комплексного воздействия дождя и подвижного кольцевого вихря на ВПП, покрытую слоем осадков.

Выводы по главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка метода решения задач лётной эксплуатации воздушных судов нового поколения в условиях комплексного воздействия атмосферных явлений повышенной опасности»

В работе представлено решение задач, с использованием методов математического моделирования, направленных на повышение безопасности полётов (БП) и эффективности лётной эксплуатации (ЛЭ) магистральных воздушных судов (ВС) нового поколения, в условиях комплексного воздействия атмосферных явлений повышенной опасности 'АЯПО).

Одной из важнейших задач, стоящих перед гражданской авиацией в настоящее время, является повышение уровня БП и эффективности авиаперевозок. Одним из направлений решения этих задач является ввод в эксплуатацию самолётов нового поколения и подготовка экипажей к их эксплуатации.

Современные магистральные самолёты отличаются высокой степенью автоматизации в решении задач управления полётом. Кроме решения традиционных задач автоматического управления (стабилизация заданной высоты полёта, автоматическая посадка, уход на второй круг и т.п.) системы автоматического управления (САУ) изменяют собственные характеристики устойчивости и управляемости самолёта, влияют на характеристики штурвального управления и характер лётной работы. Дальнейшее повышение уровня БП и расширение диапазона ЛЭ таких самолётов зависит от надёжности систем автоматического управления и умения экипажей грамотно эксплуатировать самолёт и его системы автоматического управления в ожидаемых условиях эксплуатации и особых ситуациях полёта. В этой связи актуальной является задача исследования комплексного влияния АЯПО на динамику управляемого движения самолётов нового поколения и разработка новых методов решения задач ЛЭ ВС в этих условиях.

Высокая эффективность и безопасность полёта неразрывно связаны друг с другом и непосредственно зависят от особенностей функционирования поли-эргатической системы «Экипаж - ВС — Внешняя среда».

ВС характеризуется следующими основными свойствами [79, 80, 81]: устойчивость, управляемость и манёвренность, надёжность планера, двигателей и безотказная работа функциональных систем, включая системы автоматического управления.

Экипаж характеризуется его теоретической и практической подготовкой, пониманием динамики движения самолёта в различных ситуациях, знанием соответствующих инструкций по лётной эксплуатации и умением грамотно эксплуатировать системы автоматического управления [82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89].

Поскольку вопросы устойчивости, управляемости и БП летательных аппаратов тесно связаны между собой, то для обеспечения хороших показателей этих качеств необходимы методы как теоретических, так и экспериментальных исследований взаимно дополняющих друг друга [90, 91, 92]. Все трудности в изучении и понимании этих проблем вытекают из большого числа параметров и эксплуатационных ограничений, влияющих на режимы полёта, режимы работы вычислительных систем управления полётом и действия экипажа в конкретных ситуациях. Поэтому в некоторых случаях полёта из-за ошибок в пилотировании и ошибок в эксплуатации автоматических систем управления возможен выход самолёта на критические режимы полёта, которые могут усугубляться сложными метеоусловиями, отказами функциональных систем самолёта, недостатками эффективности рулевых поверхностей и т.д. Это всё приводит к дополнительным трудностям в эксплуатации самолёта, к снижению его лётно-технических характеристик (JITX) и уровня БП [93, 94, 95, 96, 97].

Наиболее сложным и ответственным с точки зрения обеспечения БП любых самолётов, в том числе оснащённых системами автоматического управления, являются режимы взлёта, захода на посадку и посадки самолёта [98, 99,100,101, 102, 103], специфика которых обусловлена:

- существенно нелинейным характером аэродинамических характеристик самолёта на больших взлётнo-пocazoчныx углах атаки;

- перестроением структуры обтекания при перемещении органов аэродинамического управления;

- явным проявлением перекрёстных связей продольного и бокового движений самолёта;

- значительным влиянием близости земли, как на аэродинамические характеристики, так и непосредственно на условия пилотирования самолёта;

- наличием принципиально особых этапов движения самолёта: отрыв, касание и движение по ВПП;

- большим повышением психофизической нагрузки на экипаж в связи с резким возрастанием объёма и сложности задач, которые необходимо решить в течение коротких периодов времени;

- необходимостью применения особых, отличных от используемых в течение всего остального полёта методов пилотирования, требующих большой точности, чёткости и своевременности действий экипажа;

- значительным комплексным влиянием внешних атмосферных условий;

- существенным эксплуатационным разбросом параметров в рассматриваемых режимах полёта.

Необходимость решения указанных и многих других вопросов делает задачу исследования движения самолёта на режимах взлёта и посадки в нормальных и особых случаях полёта весьма актуальной.

В настоящее время многие самолёты оснащены автоматическими системами улучшения устойчивости и управляемости, работа которых изменяет собственные характеристики самолёта. В связи с этим возникает необходимость в исследовании поведения таких систем (особенно на взлётно-посадочных режимах) в различных условиях эксплуатации с учётом физических закономерностей силового взаимодействия ВС с окружающей средой.

Современные методы исследования движения самолёта, оснащённого системами автоматического управления, на всех этапах полёта базируются на i системном подходе к проблеме обеспечения БП, который позволяет рассматривать и прослеживать большое число условий, связей и факторов, влияющих на возникновение, ход и исход особых ситуаций полёта. Системное представление достигается построением единой модели изучаемых явлений и системной организацией исследований. Системная организация означает непрерывное планирование и управление разработкой проблемы безопасности полётов на всех этапах полёта с применением современных методов.

Основными направлениями исследований указанных проблем в настоящее время является лётный эксперимент, исследования в аэродинамических трубах и математические средства, включающие аналитические методы и моделирование на ЭВМ и пилотажных тренажерах. Здесь важен системный подход, предполагающий комплексное решение задачи:

- разработка методов и средств исследования эффективности полиэрга-тической системы «Самолёт — САУ - Экипаж - Атмосферные явления повышенной опасности»;

- математическое моделирование динамики управляемого движения самолёта;

- лётный эксперимент.

Математическое моделирование динамики управляемого полёта самолёта в различных условиях эксплуатации является наиболее перспективным методом решения указанных задач [104-118].

Успешное создание математических моделей управляемого движения самолётов различного типа невозможно без хорошо организованного системного анализа методов, развиваемых в базовых науках (аэродинамике, динамике полёта, теоретической механике, теории автоматического управления, теории упругости) и позволяющих последовательно, в зависимости от заданного аргумента определять все кинематические параметры движения и величину управляющих сигналов от пилота и автоматических систем. Однако такой общий подход к проблеме математического моделирования делает задачу довольно сложной и трудно обозримой: поставленная задача имеет большую размерность по количеству параметром объёкта (самолёта, систем автоматического управления, окружающей среды и т.д.), режимов полёта и исходных данных. Тем не менее, решение именно такой большой и сложной задачи позволяет иметь достаточную гарантию её адекватности, которая может быть проверена и уточнена по результатам лётных испытаний.

В настоящее время во многих организациях разработаны с теми или иными допущениями полные математические модели (ММ) жёсткого самолёта, включающие модель работы САУ, демпферов и модель управляющих воздействий лётчика. В этом направлении можно отметить успешные работы научных коллективов, работавших под руководством Тотиашвили Л.Г. (РКИИГА), Белоцерковского С.М. (ВВИА им. Н.Е. Жуковского), Бюшгенса Г.С. (ЦАГИ), Смыкова В.Г. и Иванико А.К. (ГосНИИГА), Белова И.А., Чепи-ги В.Е. и Исаева С.А. (ОЛАГА),Рощина В.Ф., Ципенко В.Г. (МГТУГА), Касьянова В.А. (КНИГА), Рыжова Ю.А. (МАИ), Миеровича Г.А. (ЛИИ), Муравьёва Г.Г. и Егорова В.И. (ММЗ им. С.В. Ильюшина) и многих других.

Особое место занимают работы Тотиашвили Л.Г., Бурдуна И.Е., Гребёнкина А.В., Санникова В.А., Исаева С.А., Ципенко В.Г., Кубланова М.С., Бок ярского Г.Н.,., Ударцева Е.П., Лазнюка П.С., Страдомского О.Ю., Егорова Г.С., Фицнера Л.К., Савина B.C., Моисеева Е.М., Сушко В.В., Ломовского В.В., Супруна В.М., Пухова В.В., Леонова В.А., Сурина В.П., Пуминовой Г.С., Матвеева Ю.И., Опара А.С., Микинелова А.Л., Юша Н.Ф., Кулифеева Ю.Б., Морозова В.И., Брагазина В.Ф., Феногенова Д.А., Шишмарёва А.В., Бина Г.Е. и других отечественных и зарубежных учёных.

Характерным для большинства этих работ [119 - 129] является трудность замыкания общих уравнений движения самолёта, которые преодолеваются путём задания законов управления и дополнительных соотношений, полученных из эксперимента. Дополнительные трудности возникают в связи с использованием математических моделей для решения задач ЛЭ ВС нового поколения в условиях комплексного воздействия АЯПО. Это оставляет проблему создания и практического использования адекватных математических моделей управляемого движения самолётов по-прежнему открытой и одной из основных [130, 131].

К настоящему времени уже опубликовано достаточно много материалов, посвящённых решению частных задач движения ВС в нормальных условиях взлёта и посадки [106, 110, 112, 113,114], но совсем мало материалов, касающихся особых случаев при взлёте и посадке з условиях комплексного воздействия окружающей среды. В этой связи актуальным является разработкой математических моделей атмосферных явлений повышенной опасности (АЯПО) и анализ их комплексного влияния на динамику управляемого полёта, адекватное моделирование действий экипажа и работы автоматических систем управления в различных условиях полёта, включая отказы функциональных систем управления и ошибки экипажа.

Недостаточное количество на сегодняшний день надёжных результатов по данным вопросам во многом объясняется отсутствием комплексного подхода к решению задач динамики управляемого полёта и обусловлены:

- недостаточным исследованием при математическом моделировании взаимодействия членов экипажа с системами автоматического управления в ожидаемых условиях эксплуатации и особых ситуациях полёта,

- отсутствие теоретических методов анализа и синтеза АЯПО и оценки их комплексного влияния на динамику управляемого полёта в решении задач ЛЭ;

- следует учитывать постоянное совершенствование и расширение функциональных возможностей различных систем автоматического управления, которые должны быть отражены в комплексных математических моделях динамики управляемого полёта.

Подводя итоги анализа недостатков существующих методов исследования повышения эффективности ЛЭ и уровня БП самолётов, управляемых пилотом и/или автоматическими системами, в различных условиях эксплуатации, можно заключить, что они не позволяют в полной мере реализовать все преимущества математического моделирования управляемого движения самолёта в решении задач ЛЭ и требуют совершенствования, что и нашло отражение в рассматриваемой диссертационной работе.

Таким образом, в предлагаемой работе решается имеющая важное в гражданской авиации значение проблема повышения эффективности эксплуатации и уровня БП самолётов, оснащённых различными системами автоматического управления, в ожидаемых условиях эксплуатации и особых случаях полёта, путём математического моделирования и разработки метода решения задач ЛЭ ВС нового поколения в условиях колшлексного воздействия АЯПО. Создание нового метода исследований позволяет существенно расширить и углубить уровень изучения динамических свойств самолёта (в том числе создаваемых искусственным путём) в сложных условиях взлёта и посадки, расширить круг решаемых задач, направленных на повышение уровня безопасности полётов и эффективности функционирования системы «Экипаж — САУ».

Диссертационная работа базируется на материалах теоретических и экспериментальных исследованиях, выполненных автором в Ульяновском высшем авиационном училище ГА в период 2001 — 2004 гг.

Ниже приводится краткая характеристика целей, задач, основных результатов диссертационной работы и её содержание.

Цель работы и задачи исследования.

Целью работы является разработка метода решения задач лётной эксплуатации ВС нового поколения в ожидаемых условиях эксплуатации и особых ситуациях полёта с использованием математической модели динамики пространственного движения магистрального самолёта, оснащённого автоматическими системами штурвального управления (АСШУ) и вычислительными системами управления полётом (ВСУП). В качестве атмосферных явлений повышенной опасности в работе предлагается математическая "модель комплексного влияния атмосферных возмущений в виде поля скоростей, индуцируемого подвижным кольцевым вихрем, и ливневых осадков переменной интенсивности с учётом соответствующего влияния на дальность видимости и состояние ВПП.

Предлагаемых метод включает разработку модели полётной ситуации, её анализа, принятия решений и действий экипажа. Синтез полётной ситуации и действий экипажа включает описание характерных событий полета, критериев их распознавания с учётом психофизиологических возможностей человека и формирование задач пилотирования на различных этапах полёта с учётом особенностей восприятия наблюдаемых параметров движения.

Характерные отличительные особенности предлагаемого метода заключаются в реализации модели многоканальности управления по принципам форсированного управления всеми органами управления и тягой двигателей с возможными переходами от автоматических к штурвальным режимам управления в ожидаемых условиях эксплуатации и в условиях комплексного воздействия поля скоростей ветра, индуцируемого подвижным кольцевым вихрем, и ливневых осадков переменной интенсивности с возможным проявлением отказов функциональных систем на различных этапах полёта. Все управляющие воздействия проходят через соответствующие звенья модели бортовых вычислителей параметров полёта и рулевых приводов. Метод позволяет проводить исследования работоспособности и эффективности систем автоматического управления, осуществлять анализ и синтез различных законов автоматического управления и манер пилотирования непрерывно на всех этапах полета, включая пилотирование с учётом различного психофизиологического состояния экипажа, в условиях ограниченной видимости и пилотирования по сигналам курсоглиссадной системы с переходом от автоматического к штурвальному режиму управления. Метод основан на формировании блока полётных ситуаций и действий экипажа.

Самостоятельный интерес представляет математическое моделирование атмосферных явлений повышенной опасности и оценка их комплексного воздействия на динамику управляемого движения ВС нового поколения, с выработкой рекомендаций по технике пилотирования в этих условиях, с учетом возможных отказов в работе функциональных систем и переходов от режимов автоматического управления к ручному (штурвальному). В качестве атмосферных явлений повышенной опасности рассматриваются взаимодействия ливневых осадков и различных вихревых явлений в нижних слоях атмосферы.

Главными задачами работы являлись:

1. разработка метода решения задач лётной эксплуатации ВС нового поколения, включающего: математическую модель ливневых осадков в поле скоростей подвижного кольцевого вихря, оценку влияния комплексного воздействия ливневых осадков в поле скоростей подвижного кольцевого вихря на аэродинамические характеристики самолёта, формирование блоков полётной ситуации и действий экипажа в условиях комплексного проявления АЯПО, решение задач идентификации параметров движения и действий экипажа по данным МСРП,

2. разработку алгоритмов автоматического управления средствами аэродинамического торможения на пробеге применительно к самолёту Ту-204,

3. математическое моделирование посадки самолёта типа Ту-204 в условиях ограниченной видимости на ВПП, покрытой слоем осадков, вызванных комплексным воздействием дождя и подвижного кольцевого вихря.

Основная идея диссертационной работы состоит в том, что в решении задач динамики управляемого движения ВС, оценке их лётно-технических характеристик, а также в решении задач эффективного функционирования системы «Экипаж - САУ» необходимо адекватное представление различных атмосферных явлений с учётом их взаимного влияния, разработка блоков формирования полётной ситуации и действий экипажа на основе комплексного математического моделирования, как наиболее дешёвого и доступного средства.

Методы исследования.

В качестве методов исследования в работе использовался широкий спектр методов математического моделирования динамики полета: идентификации и оценки адекватности ММ, оптимизации и интерполяции, разностные методы решения дифференциальных уравнений.

Научная новизна работы состоит в том, что: разработана математическая модель подвижного кольцевого вихря и установлена связь интенсивности ливневых осадков с полем скоростей, обусловленным данным вихревым явлением, разработана методика формирования блоков полётной ситуации и действий экипажа в условиях комплексного воздействия АЯПО, с использованием предложенной методики формирования блоков полётной ситуации и действий экипажа решена задача идентификации параметров движения ВС по данным МСРП, разработаны алгоритмы автоматического управления средствами аэродинамического торможения на пробеге в условиях комплексного воздействия АЯПО, установлена связь ветрового режима, интенсивности дождя, дальности видимости и состояния Bliii, выполнено математическое моделирование посадки самолёта типа ТУ-204 в условиях комплексного воздействия дождя и подвижного кольцевого вихря на В1Ш, покрытой слоем осадков.

Достоверность результатов исследований.

С использованием предложенной автором диссертационной работы методики формирования блоков полётной ситуации и действий экипажа проведена оценка достоверности результатов математического моделирования применительно к самолёту Ту-204.

На основании оцифрованных данных МСРП был выполнен анализ параметров движения ВС и действий экипажа на посадке и уходе на второй круг с имитацией отказа двигателя. Результаты анализа параметров движения легли в основу блоков формирования полётных ситуаций и действий экипажа на этапах посадки и ухода на второй круг, включающих выявленные характерные события, процедуры и задачи пилотирования. Оценка адекватности математической модели выполнена методом сравнения данных МСРП с данными расчёта.

Положения, выносимые на защиту: метод решения задач лётной эксплуатации ВС нового поколения в условиях комплексного воздействия АЯПО, включающий формирование блоков полётной ситуации и действий экипажа, идентификация параметров движения ВС и действий экипажа по данным МСРП, алгоритмы автоматического управления средствами аэродинамического торможения, математическая модель подвижного кольцевого вихря в условиях ливневых осадков, результаты математического моделирования посадки самолёта типа ТУ-204 в условиях комплексного воздействия дождя и подвижного кольцевого вихря на ВПП, покрытую слоем осадков.

Практическая ценность работы состоит в том, что:

1. Разработан метод решения задач лётной эксплуатации ВС нового поколения, позволяющий учесть комплексное воздействие атмосферных явлений повышенной опасности с использованием разработанных автором блоков полётной ситуации и действий экипажа,

- 152. Разработана математическая модель ливневых осадков в поле скоростей подвижного кольцевого вихря и сдвига ветра заданного профиля по заданному аргументу,

3. С использованием разработанных автором блоков полётной ситуации и действий экипажа решена задача идентификации параметров движения ВС в сложных метеоусловиях с оценкой действий экипажа по данным МСРП,

4. Разработаны и исследованы три новых алгоритма автоматического управления средствами аэродинамического торможения на пробеге,

5. Выполнено математическое моделирование посадки самолёта типа Ту-204 в условиях комплексного воздействия дождя и подвижного кольцевого вихря на ВПП, покрытую слоем осадков.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты работы систематизированы и обобщены в виде графиков, алгоритмов функционирования автоматических систем управления и управляющих действий экипажа, алгоритмов атмосферных явлений повышенной опасности и методики учёта их влияния на динамику управляемого полёта самолёта в решении задач лётной эксплуатации. Основные научные результаты, полученные в диссертационной работе, имеют научное и учебно-методическое значение, что подтверждается их использованием и внедрением в НИР и учебный процесс в высших учебных заведениях ГА.

Апробация работы. Диссертационная работа одобрена на расширенном научно-техническом семинаре кафедры безопасности полётов Академии ГА (г. Санкт-Петербург).

Результаты выполненных исследований докладывались и получили положительную оценку на IV Международной научно — технической конференции «Чкаловские чтения. Инженерно — физические проблемы авиационной и космической техники» (Егорьевск, ЕАТК ГА им. В.П. Чкалова, 2002 г), Второй Всероссийской конференции «Необратимые процессы в природе и технике» (Москва, Mil У им. Н.Э. Баумана,200Э г.), Международной научно-технической конференции «ЧКАЛОВСКИЕ ЧТЕНИЯ», посвященной 100-летию со дня рождения В.П. Чкалова (Егорьевск, ЕАТК ГА им. В.П. Чкалова, 2004 г).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ.

Структура и объём диссертационной работы. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованных источников и приложения. Основная часть работы изложена на 159. страницах машинописного текста, всего работа содержит 47 рисунков, 4 таблицы и 138 библиографических названий (из них 9 на английском языке), общий объём работы 218 страниц.

Заключение диссертации по теме «Эксплуатация воздушного транспорта», Рогонов, Александр Михайлович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

В соответствии с поставленными задачами при выполнении диссертационной работы:

• разработан метод решения задач лётной эксплуатации воздушных судов нового поколения в условиях комплексного воздействия атмосферных явлений повышенной опасности,

• разработана математическая модель ливнезых осадков в поле скоростей подвижного кольцевого вихря и сдвига ветра заданного профиля по заданному аргументу,

• с использованием разработанного метода решения задач лётной эксплуатации воздушных судов нового поколения в условиях комплексного воздействия атмосферных условий повышенной опасности решена задача идентификации параметров движения ВС и оценка действий экипажа по данным МСРП,

• разработаны и исследованы три новых алгоритма автоматического управления средствами аэродинамического торможения на пробеге,

• разработана методика- формирования типовых блоков полётной ситуации и действий экипажа в условиях комплексного воздействия атмосферных к условий повышенной опасности.

Результаты проведённых исследований позволяют сделать следующие основные выводы по работе:

1. Разработанный метод решения задач ЛЭ ВС нового поколения в условиях АЯПО базируется на решении задач динамики управляемого движения ВС методами математического моделирования реализующих:

• математическое описание аэродинамических характеристик ВС,

• математическое описание пространственного движения ВС,

• математическое описание высотно-скоростных и дроссельных характеристик двигателя,

• математическое описание работы функциональных систем самолёта,

• модель атмосферы в стандартных и не стандартных условиях,

• модель ветровых возмущений различного типа, в том числе атмосферных явлений повышенной опасности (АЯПО),

• модель атмосферных осадков,

• модель управляющих воздействий экипажа, включая взаимодействие с курсоглиссадной системой,

• модели автоматической системы штурвального управления (АСШУ) и вычислительной системы управления полётом (ВСУП), включая модель рулевых приводов.

2. Разработанный метод решения задач ЛЭ ВС нового поколения в условиях

АЯПО позволяет:

• выполнять непрерывное моделирование любого полёта от взлёта до посадки, включая все подэтапы с учётом комплексного воздействия дождя и ветра, изменения дальности видимости и состояния ВПП, психофизиологического состояния экипажа,

• формировать законы штурвального управления, направленные на решение конкретных задач пилотирования в различных условиях эксплуатации и давать предварительные рекомендации по технике пилотирования,

• проводить оценку влияния человеческого фактора в экстремальных условиях полёта, учитывая состояние психофизиологической напряжённости г пилота, частоты зрительных обращений пилота к параметрам полёта, его умения управлять самолётом в условиях комплексного проявления АЯПО, особенностей действий пилота при выполнении принятого решения в сложных ситуациях и в условиях проявления отказов функциональных систем,

• решать задачи взаимодействия экипажа с системами автоматического управления путём моделирования работы режимов ВСУП и АСШУ.

3. Предложена математическая модель атмосферных явлений повышенной опасности, включающая: определение поля скоростей, обусловленного существованием в атмосфере подвижного кольцевого вихря с учётом и без учёта ливневых осадков переменной интенсивности с оценкой их комплексного влияния на аэродинамические характеристики самолёта,

раздельное и комплексное задание сдвига ветра и профиля дождя произвольной кусочно-линейной функцией от монотонного аргумента, связь дождя и ветра выполнена посредством ввода функциональной зависимости интенсивности дождя от скорости и направления ветра, определения составляющих скорости падения капель дождя с учётом ветра на оси связанной системы координат и изменения площади удара капель.

4. В математической модели кольцевого вихря реализована возможность растекания вихря и его движения в вертикальной и горизонтальной плоскостях с различной скоростью с учётом изменения интенсивности дождя в поле скоростей, обусловленном существованием подвижного кольцевого вихря.

5. На основании оцифрованных данных МСРП с использованием разработанного автором блока формирования ;:слё;ной ситуации и действий экипажа выполнен анализ параметров движения ВС и действий экипажа на посадке и уходе на второй круг с имитацией отказа двигателя, который позволил идентифицировать параметры движения ВС, действия экипажа и фактическое состояние атмосферы реального полёта.

6. Поставлена и решена задача разработки Слока формирования полётной ситуации и действий экипажа на посадке в условиях комплексного воздействия АЯПО, применительно к математической модели "ВС — Экипаж — АЯПО".

7. Установлена и реализована в математический модели "ВС — Экипаж — АЯПО" связь ветра с интенсивностью дождя.

8. Установлена и реализована в математический модели "ВС — Экипаж — АЯПО" связь дождя переменной интенсивности с дальностью видимости и состоянием ВПП.

-2029. В математической модели движения ЕС по ВПП реализована возможность коррекции коэффициента сцепленп: ::c."jc с поверхностью мокрой ВПП с учётом путевой скорости, сксрост:: гл: :спрования и толщины слоя осадков.

10. При определении характеристп.: тор ия на покрытой осадками ВПП реализована возможность учёт;. :. .льного лобового сопротивления от пневматиков, движущихся ь :лое с:j3.

11. С использованием разработанного блс::а (формирования полётной ситуации и действий экипажа выполнило ли. : тческое моделирование посадки самолёта типа Ту-204 на ВПП, слоем воды 3 мм и 5 мм, в условиях подвижного кольцевого вп.чря и интенсивность которого приведена в соответствие с полем скорое:;л :.етра по траектории полёта самолёта. Учёт глиссирования и До.олн«. эго сопротивления от движения колёс в слое воды 5 мм оказал jyi: шое влияние на характеристики пробега и бокового выкатывай., сал;. . л. - 203

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Рогонов, Александр Михайлович, 2004 год

1. Теоретическое исследование с использованием ЭВМ методов пилотирования на взлёте и посадке в условиях бокового ветра и влияние его на ВПХ самолётов ГА для сухой и покрытой осадками ВПП, отчёт/ То-тиашвили Л.Г., №Б553798. Рига: РКИИ ГА, 1976, 107 с.

2. Разработка математической модели взлёта и посадки самолёта Ил-86 с учётом статических деформаций и исследование движения самолёта Ту-154Б-2 по ВПП при низких коэффициентах сцепления, / Тотиашви-ли Л.Г., инв. №0284. 0072488. Рига: РКИИ ГА, 1984.

3. Разработка минимальных специализированных математических моделей движения по ВПП самолёта Як-42 (ИЛ-86, Ту-154Б-2) и отладка моделей по результатам лётных испытаний, / Тотиашвили Л.Г., инв. №0286. 0011300.-Рига: РКИИ ГА, 1985.

4. Гребенкин А.В. Автоматическое управление тягой двигателя. В кн.: Тез. докл. Международная научно-техническая конференция. Инженерно-физические проблемы авиационной и космической техники. -Егорьевск, ЕАТК ГА, 1995, сс. 166-167.

5. Гребёнкин А.В., Рисухин В.Н. Реализация концепции многорежимного активного помощника пилота. Научный зестник МГТУГА №50. Серия "Аэродинамики и прочность" Москва: Nil ТУ ГА, 2002. - 84 - 89 с.

6. Гребёнкин А.В., Косачевский С.Г. Понижение минимумов погоды системы "экипаж — воздушное судно" за счёт улучшения характеристик штурвального управления. Научный вестник МГТУГА №40. Серия "Безопасность полётов" Москва: МГТУ ГА, 2001. - 52 - 67 с.

7. Р. Haines, J. Luers "Aerodynamic Penalties of Heavy Rain on Landing Air- planes ", Aircraft, 1983, February, t.20,№ 2, pp 111-119.205

8. Муратов А.А., Страдомский О.Ю., Юрасов А.В., Волынцев А.В. Особенности полёта в условиях интенсивных осадков. Научный вестник МГТУ ГА №2. Серия: "Аэромеханика и прочность". Москва: МГТУ ГА, 1998, сс. 75-77.

9. Ljundstraem B.L.G. "Wind Tunnel & investigation of Simulated Hear Frost on a 2 — Dimensional wing Section with and without Slight Sift Devices"/ Aeronautical Research Institute of Sweden. Rapport AU — 902, 1971.

10. Гребёнкин А.В. Математическое моделирование посадки летательного аппарата в условиях ветрового воздействия типа "микровзрыв". Научный вестник МГТУ ГА №2. Серия: "Аэромеханика и прочность". Москва: МГТУ ГА, 1998, сс. 43 56.

11. Муратов А.А.,. Страдомский О.Ю, Юрасов А.В., Волынцев А.В. Особенности полёта самолёта в условиях интенсивных осадков. Научный вестник МГТУ ГА №2. Серия: "Аэромеханика и прочность". Москва: МГТУ ГА, 1998, сс. 75 78.

12. Муратов А.А.,. Страдомский О.Ю, Юрасов А.В., Волынцев А.В. Влияние ливневых осадков на аэродинамические характеристики самолёта. Научный вестник МГТУ ГА №2. Серия: "Аэромеханика и прочность". Москва: МГТУ ГА, 1998, сс. 79 84.

13. Гребёнкин А.В., Санников В.А., Френкель М.А. Аэродинамические вопросы безопасности и экономичности эксплуатации воздушных судов. Рига: РАУ, 1992, 181 с.

14. Столяров Н.А., Елисеев А.Ф. Результаты расчётно-экспериментальной оценки зрительной деятельности КВС на тренажёре Ил-86. Авиационная эргономика и подготовка лётного состава. Труды ГосНИИГА. — М.: ГосНИИГА, 1985, сс. 53-61.

15. Randall I., Harris Sr., Amos A., Spady Jr. Visual Scanning Behavior. NAE-CON Conference Proceeding, 1985, pp. 1032 1039.

16. Spady Jr. Airline Scan Patterns During Simulated ILS Approaches. TR-NASA 250, October 1978.

17. Senders J.W. A Re-Analysis of the Pilot Eye-Movement Data. Ibid. 1966. -V. HFE-7.N2, pp. 103- 106.

18. Булгаков Д.Н. Математический метод расчёта параметров СОИ самолёта. Техника. Информатика. Экономика. Сер. Средства отображения информации. -М.: ВИМИ, 1989. №1.

19. Булгаков Д.Н. Математические методы эргономического проектирования СОИ самолёта. Техника. Информатика. Экономика. Сер. Средства отображения информации. -М.: ВИМИ, 1994. №1.

20. Булгаков Д.Н. Информационные аспекты эргономического проектирования СОИ самолёта. Техника. Информатика. Экономика. Сер. Средства отображения информации. — М.: ВИМИ, 1991. №4.

21. Аэромеханика самолета (под ред.Бочкарева А.Ф.). — М.: Машиностроение, 1977. — 415 с.

22. Котик М.Г. Динамика взлета и посадки самолетов. — М.: Машиностроение, 1964. — 256 с.32.0стославский И.В. Аэродинамика самолета. М.: Оборонгиз, 1957. -560 с.

23. Рогонов A.M., Гребёнкин А.В. Модель состояния атмосферы и атмосферных явлений повышенной опасности (АЯПО) В кн.: Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества. Тезисы докладов МНТК. Москва, МГТУ ГА, 2003, с. 33-34.

24. Рогонов A.M., Гребёнкин А.В. Исследование влияния способа отключения интегральной составляющей в алгоритме АСШУ на опускание носового колеса. Научный вестник МГТУГА №59. Серия "Аэромеханики и прочность" Москва: МГТУ ГА, 2003. — 39 - 45 с.

25. Рогонов A.M., Гребёнкин А.В. Способы управления средствами аэродинамического торможения на пробеге применительно к самолёту Ту-204. Научный вестник МГТУГА №59. Серия "Аэромеханики и прочность" Москва: МГТУ ГА, 2003. - 46 - 50 с.

26. Жучков М.Ю., Бехтина Н.Б., Стрелец И.В., Трушковский К.П. Особенности посадки самолёта Ил-86 на ВПП, покрытую слоем осадков. Научный вестник МГТУГА №33. Серия "Аэромеханики и прочность" -Москва: МГТУ ГА, 2000. 69 - 71 с.

27. Архангельский В.Н., Башинский А.В., Ершов A.M. Исследование эффективных скоростей вертикальных порывов в рейсовых полетах. — М.: Труды ЦАГИ, вып.1342, 1971.- 19 с.

28. Архипов Н.С., Кубланов М.С. Полномасштабное интерактивное анимационное моделирование динамики полета летательных аппаратов в реальном масштабе времени. В кн.: Научный Вестник МГТУГА №15, сер. Аэромеханика и прочность. - М.: МГТУГА, 1999. - С.13—21.

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

30. Баранов А.А., Сорокин Э.И., Тотиашвили Л.Г. Аэродинамика и динамика полета транспортных летательных аппаратов. Кн. вторая. Динамика полета. — Рига: РКИИГА, 1970. — 624 с.

31. Барилов Д.Д., Кубланов М.С., Ципенко В.Г. Архитектура системы математического моделирования динамики полета летательных аппаратов. — В кн.: Математическое моделирование в задачах летной эксплуатации ВС. — М.: МГТУГА, 1993. — С.З—11.

32. Берард А.Дж. мл. Причины, порождающие сдвиги ветра в атмосфере, и методы их обнаружения. — Аэрокосмическая техника, т.1, №3, 1983. — С.13—20.

33. Белов В.В., Демидов Р.П., Кириллов А.Ю. Направления исследований о влиянии сдвига ветра на динамику полета самолета. — В кн.: Проблемы безопасности полетов, №5.— М.: МГА, 1991. — С.92—101.

34. Белоусова Л.Ю., Кравченко В.Г. Вертикальный сдвиг ветра в приземном слое атмосферы и влияние его на взлет и посадку самолета.— В209 кн.: Вопросы совершенствования метеообеспечения безопасности полетов. — Л.: ОЛАГА, 1980. — С.56—61.

35. Белоцерковский С.М., Качанов Б.О. и др. Создание и применение математических моделей самолетов. — М.: Наука, 1984. — 140 с.

36. Бин Г.Е. Система моделирования полета самолета. — Л.: Ленинградский дом научно-технической пропаганды, пер. №1476, 1972. — 41 с.

37. Бобылев А.В., Титовский И.Н. Математическое моделирование автоматической посадки неманевренного самолета в условиях экстремальных сдвигов ветра. — В кн.: Безопасность полета в условиях опасных внешних воздействий. — К.: КИИГА, 1982. — С.ЗЗ—37.

38. Боярский Г.Н., Белинский А.С. Установление допустимых параметров СВ при уходе самолета на второй круг в автоматическом режиме. — В кн.: Методы и средства оценки уровня безопасности полетов гражданских ВС. — К.: КИИГА, 1985. — С.80—87.я

39. Бугаев Б.П. Авиационная эргономика и безопасность полетов. Кн.: Авиационная эргономика. Вып.1. — К.: КИИГА, 1975. — С.З—17.

40. Бугаев Б.П. Предотвращение авиационных происшествий. — М.: Транспорт, 1982. — 56 с.

41. Буленко Н.Н. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978. - 392 с.

42. Бюшгенс А.Г., Студнев Р.В. Аэродинамика самолета. Динамика продольного и бокового движения. М.: Машиностроение, 1979. - 349 с.

43. Бюшгенс А.Г., Студнев Р.В. Динамика пространственного движения самолета. — М.: Машиностроение, 1967. — 226 с.

44. Васильченко К.К., Леонов В.А., Пашкезский И.М., Поплавский Б.К. Летные испытания самолетов. М.: Машиностроение, 2-е изд., 1996. -720 с.

45. Васин И.Ф. Влияние сдвига ветра на безопасность полетов воздушных судов. М.: Итоги науки и техники, сер. Воздушный транспорт, т.8, 1980.-С.5-30.

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

47. Вопросы кибернетики. Проблемы создания и применения математических моделей в авиации (под ред.Белоцерковского С.М.). — М.: Кибернетика, 1983. — 168 с.

48. Галай М.Л. Особенности пилотирования реактивных самолетов. — М.: изд-во ДОСААФ, 1962. — 194 с.

49. Гарбузов В.М., Ермаков А.Л., Кубланов М.С., Ципенко В.Г. Аэромеханика. — М.: Транспорт, 2000. — 283 с.

50. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. — М.: Высшая школа, 1977. — 479 с.

51. Гутер Р.С., Овчинский Б.В. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта. — М.: Физматиз, 1962. — 355 с.

52. Демидович Б.П., Марон И.А., Шувалова Э.З. Численные методы анализа. — М.: Физматиз, 1963. — 400 с.

53. Динамика полета транспортных летательных аппаратов (под ред.Жукова А.Я.).— М.: Транспорт, 1996. — 326 с.

54. Доброленский Ю.П. Динамика полета в неспокойной атмосфере. — М.: Машиностроение, 1969. — 251 с.-211

55. Единые нормы летной годности гражданских транспортных самолетов стран-членов СЭВ. — М., 1985. — 470.

56. Желудев J1.B. и др. Основы анализа летной деятельности и пути обеспечения безопасности полетов в гражданской авиации. — М.: МГА, 1968. —237 с.

57. Жданов А.П., Лаапюк Л.С. Исследование управляемого движения самолета Ту-154 по глиссаде в условиях вертикального сдвига и нисходящих вертикальных потоков. — В кн.: Некоторые вопросы прикладной аэродинамики. — К.: КНИГА, 1982. — С.57—66.

58. Жулев В.И., Иванов B.C. Безопасность полетов летательных аппаратов. — М.: Транспорт, 1536. — 223 с.

59. Аэромехани::а самолета (под ред. ilc-.карёва А.Ф.). — М.: Машиностроение, 1^77. 2 15 с.

60. Баранов А.А., С^рсккн Э.И., Тотиашьпли Л.Г. Аэродинамика и динамики полёта трапелеттых летательп•.:.: аппаратов. Кн. вторая. Динамики полёта. Р.г.: i ^ИПГА, 1970. - С1-1 с.

61. Динамика полёта . :хи. ред. Мхмтаряна A.M.). М.: Машиностроение, 1978.-424 с.-212

62. Галлай М.Л. Особенности пилотирования реактивных самолётов. — М.: Изд. ДОСААФ, 1962. 194 с.

63. Желудев Л.В. и др. Основы анализа лётной деятельности и пути обеспечения безопасности полётов в гражданской авиации. — М.: МГА, 1968.-237 с.

64. Жуков А.Я., Ципенко В.Г. Динамика полёта. Движение летательного аппарата как материальной точки, ч. I-IV. — М.: МИИГА, 1983. 416 с.

65. Касьянов В.А., Ударцев Е.П., Смыков В.Г., Егоров Г.С. Повышение эффективности исследований динамики полёта ВС применительно к проблемам эксплуатации полётов. — М.: ММ, ДСП, 1982. — сс. 21 — 27.

66. Котик М.Г., Филиппов В.В. Полёт на предельных режимах. — М.: изд. МО СССР, 1977.-239 с.

67. Бабаскин В.В., Чепига В.Е. Предотвращение грубых посадок // СПб.: АГА, 1998.

68. Наставление по производству полётов в гражданской авиации (HiIII ГА — 85). М.: Воздушный транспорт, 1985. 254 с.

69. Нормы лётной годности гражданских самолётов СССР (НЛГС-3). — М.: Межведомственная комиссия по нормам лётной годности гражданских самолётов и вертолётов СССР, 1984. — 464 с.

70. Калачёв Г.С. Самолёт, лётчик и безопасность полётов. — М.: Машиностроение, 1979.-222 с.

71. Лысенко Н.М. Динамика полёта. Устойчивость и управляемость летательных аппаратов. — М.: Изд. ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 1967. — 639 с.

72. Пашковский И.М. Устойчивость и управляемость самолёта. — М.: машиностроение, 1975. — 328 с.

73. Доброленский Ю.П. Динамика полёта в неспокойной атмосфере. — М.: Машиностроение, 1969.— 251 с.

74. МикинеловА.Л., Чепига В.Е. Оптимизация лётной эксплуатации. М.: Воздушный транспорт, 1992;-213

75. Проблемы сдвига ветра и безопасности полёта: Тематическая подборка материалов- JL: ОЛАГА, 1981.

76. Котик М.Г. Динамика взлёта и посадки самолётов. — М.: Машиностроение, 1984, —256 с.

77. Лигум Т.И. Аэродинамика самолёта Ту-134А. М.: Транспорт, 1975. — , 320 с.

78. ЮО.Лигум Т.И., Скрипниченко С.Ю., Чульский Л.А., Шишмарёв А.В., Юрский С.И. Аэродинамика самолёта Ту-154. М.: Транспорт, 1977. — 304 с.101.0стославский И.В. Аэродинамика самолёта. — М.: Оборонгиз, 1957. — 560 с.

79. Остославский И.В., Стражева И.В. Динамика полёта. Траектории летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1969. —492 с.

80. Остославский И.В., Стражева И.В. Динамика полёта. Устойчивость и управляемость летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1965. — 463 с.

81. ЗайцевГ.Н., Микинелов А.Л., Чепига В.Е. Моделирование лётной эксплуатации и профессиональной подготовки лётного персонала. СПб.: АГА, 1998.

82. Разработка уравнений движения самолёта по ВПП. Отчёт по НИР/ Московский институт инженеров гражданской авиации (МИИГА); руководитель Рощин В.Ф. № ГР 01820090380; инв. № 02830005193 -М., 1982. - 52 е.: ил. - Отв. исполнитель Ципенко В.Г.

83. Разработка математической модели движения самолёта по ВПП. Отчёт по НИР/ Московский институт инженеров гражданской авиации (МИИГА); руководитель Рощин В.Ф. № ГР 01820090380; инв. № 02830054583 - М., 1983. - 90 е.: ил. - Отв. исполнитель Ципенко В.Г.

84. Байкулова Н.И., Кузьмина Е.Ю., Полякова И.Ф., Ципенко В.Г. К вопросу об исследовании математической модели пилота при управлении самолётом на этапе взлёта. — В кн.: Методы инженерного обеспечения безопасности полётов. М.: МИИГА, 1985. - сс. 88-95.

85. Моисеев Е.М., Ципенко В.Г. Особенности посадки транспортных самолётов в условиях сдвига ветра. В кн.: Методы инженерного обеспечения безопасности полётов. — М.: МИИГА, 1985. - сс. 80 - 87.

86. Моисеев Е.М., Ципенко В.Г. На скользкой ВПП. В журнале: Гражданская авиация. — М.: №12, 1986. - сс. 27 - 29.

87. Моисеев Е.М., Полякова И.Ф., Ципенко В.Г. О математическом моделировании взлёта и посадки транспортных самолётов в сложных метеоусловиях. — В кн.: Инженерно-авиационное обеспечение безопасности полётов. М.: МИИГА, ДСП, 1986. - сс. 45 - 49.

88. Рощин В.Ф., Астауров В.Б., Судинина Н.В., Уткин А.И., Ципенко В.Г. Математическая модель, описывающая поведение вертолёта, транспортирующего груз на внешней подвеске. В кн.: Прикладная аэродинамика. - Киев: КИИГА, №2, 1976. сс. 69 - 76.• -218

89. Бин Г.Е. Система моделирования полёта самолёта. — Л.: Ленинградский дом научно технической пропаганды, пер. № 1476, 1972. - 41 с.

90. Вопросы кибернетики. Проблемы создания и применения математических моделей в авиации (под ред. Белоцерковского С.М.). М.: Кибернетика, 1983. — 168 с.

91. Обрубов А.Г., Грязин В.Е. Динамика полета в условиях сдвига ветра.

92. М.: Труды ЦАГИ, вып.2163, 1983. — 24 с.

93. Берард А.Дж. мл. Причины, порождающие сдвиги ветра в атмосфере, и методы их обнаружения. Аэрокосмическая техника, т.1, №3, 1983.1. С. 13—20.

94. Lopez R.L., Wilson J.R. FAA moves out on solving windshear problem // Interavia. — 1989. 44, *3. — P.260—263.

95. Белов B.B., Демидов Р.П., Кириллов А.Ю. Направления исследований о влиянии сдвига ветра на динамику полета самолета. — В кн.: Проблемы безопасности полетов, №5.- М.: МГА, 1991. — С.92—101.

96. Калинин Г.М. Индексация данных о сдвиге ветра в кабине пилотов -В кн.: Проблемы безопасности полетов, №2. М.: МГА, 1993. - С.45-53.

97. Единые нормы летной годности гражданских транспортных самолетов стран-членов СЭВ. — М., 1985. — 470.

98. Шеридан Т.Е., Феррел У.Р. Система человек—машина. — М.: Машиностроение, 1980. — 399 с.

99. Alan Е. Diehl Does cockpit management training reduce aircrew error. McGraw-Hill, 1999.