автореферат диссертации по транспорту, 05.22.14, диссертация на тему:Оценка влияния технологических и эксплуатационных факторов на изменение летных характеристик воздушных судов в процессе эксплуатации

На правах рукописи

□03456580

ДМИТРИЕВА Светлана Васильевна

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ НА ИЗМЕНЕНИЕ ЛЕТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВОЗДУШНЫХ СУДОВ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Специальность 05.22. 14 - Эксплуатация воздушного транспорта

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

П 5 ДЕК 2008

Москва 2008

003456580

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете гражданской авиации

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: доктор технических наук Масленникова Г.Е.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор технических наук, профессор Никонов Валерий Васильевич; кандидат технических наук Круглякова Ольга Валентиновна

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: ОАО «ОКБ им. A.C. Яковлева»

Защита состоится " П О 200$г. в IS часов на заседании

диссертационного Совета Д 223.011.01 в Московском государственном техническом университете гражданской авиации по адресу: 125493, Москва, Кронштадтский бульвар, д. 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан " _" не? 2008 г.

Заверенный отзыв в двух экземплярах высылать по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного Совета.

Ученый секретарь диссертационного Совета доктор технических наук, профессор

Камзолов С.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

(г

Актуальность темы. В настоящее время более 75 % парка воздушных судов (ВС) России имеет срок службы свыше 20 лет и эксплуатационные наработки, выходящие за пределы проектных ресурсов. В условиях сегодняшнего состояния промышленности, финансового положения эксплуатантов и стоимости капитального ремонта, замена или серьезная модернизация эксплуатируемых ВС крайне затруднительна, так как требует значительных материальных и интеллектуальных затрат. В связи с этим проблема сохранения (поддержания) летной годности ВС гражданской авиации является важной государственной задачей.

В число важнейших задач проблемы сохранения летной годности гражданских ВС входит задача обязательной оценки и подтверждения соответствия каждого экземпляра ВС, находящегося в эксплуатации, характеристике типа. Эти требования определены в Руководстве по сохранению летной годности (Дос.9760 ИКАО), Воздушном Кодексе РФ, Федеральных авиационных правил (ФАГИ 32) «Экземпляр воздушного судна. Требования и процедуры сертификации». Согласно этим требованиям каждый экземпляр ВС должен иметь Сертификат летной годности.

Контроль основных летных характеристик является неотъемлемой частью процедуры оценки соответствия и выдачи (продления) сертификата летной годности экземпляра ВС. Количественная оценка основных летных характеристик ВС, производимая по данным средств объективного контроля, имеет своей целью не только поддержание летной годности за счет доведения характеристик отдельных экземпляров до требуемого уровня, но и корректировку эксплуатационной документации, совершенствование технологий ремонта и технического обслуживания ВС.

При этом необходимо определить степень влияния различных эксплуатационных и технологических факторов на изменение основных летных характеристик. Таким образом, работа по оценке влияния различных технологических и эксплуатационных факторов на летно-технические характеристики воздушных судов в процессе эксплуатации актуальна, так как является составной частью работ по поддержанию летной годности в гражданской авиации.

Цель работы - разработка алгоритма оценки влияния различных эксплуатационных и технологических факторов на изменение летно-технических характеристик ВС в процессе эксплуатации.

Задачи исследования:

- анализ применимости таких методов математической статистики, как дишс^пинный, ксррсляцис;п:ый и рсгрссспсгш^гй а::ал:;2, г. задаче оценки влияния различных факторов на изменение летно-технических характеристик в процессе эксплуатации;

- разработка алгоритма статистической оценки влияния различных факторов на летные характеристики ВС с целью выявления тенденций и причин изменения летно-технических характеристик ВС в процессе эксплуатации;

- применение разработанного алгоритма для решения конкретных задач, связанных с изменением летно-технических характеристик отдельных типов ВС.

Объектом исследования являются массивы оценок основных летно-технических характеристик различных типов ВС.

Предметом исследования являются взаимосвязи между оценками летно-технических характеристик и различными технологическими и эксплуатационными факторами, оказывающими влияние на изменение летных характеристик в процессе эксплуатации.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- использованы известные методы дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализа для оценки степени влияния различных факторов на изменение основных летных характеристик воздушных судов в процессе эксплуатации;

- разработан научно-обоснованный алгоритм анализа результатов оценивания летных характеристик в процессе эксплуатации;

- разработаны рекомендации по поддержанию летной годности ВС типа Ту-154, Як-42 и Ан-24 на базе алгоритма анализа результатов оценивания летно-технических характеристик ВС в процессе эксплуатации.

Достоверность результатов решения поставленных задач подтверждается:

- использованием широко применяемых методов математической статистики: дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализа;

- количественные оценки влияния эксплуатационных и технологических факторов на изменение основных летных характеристик, полученные методами корреляционного и регрессионного анализа, подтверждены в прямом эксперименте.

Практическая ценность работы состоит в том, что она позволяет;

- выявлять тенденции изменения летно-технических характеристик различных типов ВС;

- получать количественную оценку влияния различных технологических и эксплуатационных факторов на оценку летно-технических характеристик;

- разрабатывать рекомендации по сохранению основных летных характеристик экземпляров ВС, имеющих отклонения показателей соответствия от типовых, и исследовать эффективность этих рекомендаций;

- разрабатывать рекомендации по внесению изменений в Руководство по летной эксплуатации (РЛЭ).

Теоретическая значимость результатов исследований заключается в следующем:

- показаны возможности решения проблем сохранения летной годности воздушных судов с помощью известных методов математической статистики, исследующих влияние различных факторов на оценки летно-технических

: характеристик воздушных судов в процессе эксплуатации.

На защиту выносятся:

- научно-обоснованный алгоритм анализа результатов оценки летных i характеристик в процессе эксплуатации;

- разработанные рекомендации по сохранению летной годности самолетов Як-42 в процессе эксплуатации.

1 Реализация и внедрение результатов работы. Основные результаты,

полученные в диссертационной работе, внедрены в процедуру оценки летно-технических характеристик ВС при выдаче заключения о соответствии летно-: технических характеристик экземпляра ВС типовым. Результаты работы внедрены и используются в деятельности ведущих ОКБ по типам ВС: ОАО «Ильюшин», ОАО «Туполев», ОАО «ОКБ им. A.C. Яковлева»; авиакомпании «Аэрофлот-РАЛ», а также в управлении поддержания летной годности Федерального агентства воздушного транспорта. Все указанные внедрения подтверждены соответствующими актами. ; Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 8

печатных работ.

Апробация работы. Основные материалы выполненных исследований и j отдельные результаты работы докладывались и получили положительную оценку на научных семинарах отдела исследований летных характеристик ГосНИИ ГА в период 2003 г. - 2008 г., на научно-техническом совете ГосНИИ ГА (2008 г.), а также обсуждались на международных и межотраслевых научно-практических конференциях:

- летно-технической конференции по проблемам эксплуатации самолетов Ил-96 (Москва, Шереметьево, 2006 г.)

- научно-практической конференции «Состояние и перспективы развития бортовых регистраторов. Использование полетной информации в целях повышения безопасности полетов» - МАК (г. Москва, 2008 г.);

- 3-й научно-практической конференции «Накопители полетных данных»-ОКБ «Авиаавтоматика» Курского ОАО «Прибор» (г. Курск, 2008 г.).

Структура и объем диссертационной работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников. Основная часть работы изложена на 121 странице текста. Общий объем работы 131 страница, содержащий 25 рисунков, УI таСшиц и IAU библиографических названия.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, формулируется цель и задачи исследования, обосновывается выбор метода исследования. Излагается краткое содержание диссертации и полученных результатов. Во введении содержится обзор работ по рассматриваемой проблеме. В трудах ученых Киевского международного университета гражданской авиации (КМУГА) Ударцева Е.П., Переверзева A.M., Ищенко С.А. поставлены вопросы о необходимости учета индивидуальных особенностей экземпляра ВС в процессе эксплуатации, описаны особенности, влияющие на изменение основных летных характеристик, даны рекомендации по эксплуатации экземпляров ВС, характеристики которых не соответствуют характеристикам типа. В этих работах созданы методы технической диагностики аэродинамического состояния ВС, а также сделаны выводы о влиянии эксплуатационных и технологических факторов на изменение основных летных характеристик на основе результатов математического моделирования, однако эти выводы не подтверждены экспериментально.

В то же время, в Научном центре поддержания летной годности воздушных судов (НЦ ГШГ ВС) ГосНИИ ГА Масленниковой Г.Е. разработана система оценки соответствия летных характеристик экземпляра ВС характеристикам типа по данным средств объективного контроля.

В рамках работы этой системы накоплен большой статистический материал по результатам оценки летно-технических характеристик ВС в процессе эксплуатации. На основе этих данных можно сделать выводы о тенденциях изменения летных характеристик относительно данных РЛЭ, характерных для конкретного типа ВС.

Дня разработки рекомендаций по сохранению (поддержанию) летной годности необходимо определить факторы, влияющие на изменение летных характеристик, а также получить количественную оценку влияния этих факторов.

В первой главе рассмотрены различные методы математической статистики, традиционно используемые для анализа влияния различных факторов на исследуемую величину. Такими методами являются дисперсионный, корреляционный и регрессионный анализ. В рамках этих методов рассмотрены различные подходы к определению минимального объема выборки для проведения исследований. Также в первой главе рассмотрены задачи, схожие с задачами, поставленными в данной работе, и решаемые с помощью применения вышеописанных методов.

Во второй главе рассматривается возможность применения метода дисперсионного анализа для решения конкретных задач, связанных с изменением летно-технических характеристик ВС в процессе эксплуатации.

По результатам выполненных оценок основных летных характеристик эксплуатируемых самолетов Ил-96 в период с 2004 по 2007 год, получено, что

для большинства эксплуатируемых самолетов Ил-96 характерно увеличение часового расхода топлива относительно данных РЛЭ на 6-12 %. Гистограмма распределения оценок часового расхода топлива самолетов Ил-96 приведена на рис.1.

О 2 4 6 8 10 12 14 16 18

Отличие фактических расходов топлива от данных РЛЭ, в %

Рис.1. Результаты оценки часовых расходов топлива самолетов Ил-96

Оценка часового расхода топлива в крейсерском полете представляет собой отличие фактического расхода в установившемся прямолинейном полете (при постоянных значениях числа Маха, полетной массы, высоты крейсерского полета, а также температуры наружного воздуха) от расхода топлива, приведенного в РЛЭ для этих же условий, выраженное в процентах.

В качестве возможных влияющих факторов рассматриваются:

- средняя наработка двигателей с начала эксплуатации (СНЭ), [час];

- наработка планера СНЭ, [час];

- отличие температуры наружного воздуха от стандартной атмосферы

[°С];

- полетная масса, [т].

В результате проведения дисперсионного анализа получено, что на оценку часового расхода топлива самолетов Ил-96 в крейсерском полете влияет средняя наработка двигателей СНЭ, а также отличие температуры наружного воздуха от стандартной атмосферы (СА). Что касается наработки планера СНЭ и полетной массы, дисперсионный анализ не дает возможности определить факт влияния этих факторов на оценку расходов топлива.

Далее приведены результаты исследования возможности применения дисперсионного анализа для выявления причин увеличения времени набора высоты и уменьшения скоростей горизонтального крейсерского полета самолетов Як-40 относительно данных РЛЭ.

По результатам оценок основных летных характеристик эксплуатируемых самолетов Як-40 в период с 1998 по 2007 год получено, что для большинства эксплуатируемых самолетов Як-40 характерно увеличение времени набора высоты относительно данных РЛЭ на 5-10 %, а также уменьшение скоростей горизонтального крейсерского полета относительно данных РЛЭ на 2,5 %. Гистограммы распределения оценок времени набора высоты и скорости горизонтального крейсерского полета приведены на рис.2,3.

25

3=

I 20

В 15 £ 10

Рис.2. Гистограмма распределения оценок времени набора высоты самолетов

Як-40

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 Изменение времени набора относительно данных РЛЭ в %

Рис.3. Гистограмма распределения оценок скорости горизонтального крейсерского полета самолетов Як-40

Для анализа причин таких отклонений фактических характеристик от типовых использовался дисперсионный анализ. В качестве возможных влияющих факторов были выбраны средняя наработка двигателей с начала эксплуатации (СНЭ) и после последнего ремонта (ППР), а также наработка планера СНЭ и ППР.

В результате проведения дисперсионного анализа получено, что ни один из вышеперечисленных факторов не влияет на изменение времени набора высоты, определить влияние наработки планера ППР на падение скоростей

горизонтального крейсерского полета невозможно, остальные рассматриваемые факторы не влияют на изменение скоростей.

Также с помощью дисперсионного анализа было проведено исследование влияния изменения нивелировочных данных на основные летно-технические характеристики самолетов Ан-24.

В выводах по второй главе были перечислены недостатки метода дисперсионного анализа применительно к задаче исследования причин изменения летно-технических характеристик ВС. Основным недостатком является невозможность получения количественной оценки влияния фактора на исследуемую характеристику, необходимой для разработки рекомендаций по сохранению летной годности ВС.

В третьей главе рассматривается возможность применения корреляционно-регрессионного анализа для поставленных в работе задач.

В качестве примера рассмотрена проблема повышенного расхода топлива самолетов Ил-96 в крейсерском полете, приведенная во второй главе, только теперь влияние рассматриваемых ранее факторов оценивается с помощью корреляционно-регрессионного анализа.

По данным 686 экспериментальных точек получены коэффициенты корреляции между оценкой расхода топлива и возможными влияющими факторами, которые приведены в табл.1.

Таблица 1.

Коэффициенты корреляции Ср. наработка двигателей СНЭ Наработка планера СНЭ Полетная масса ДТ

#2,% 0,280 0,10 0,132 0,211

В соответствии со шкалой Чеддока получается, что существует слабая взаимосвязь между оценкой расхода топлива и каждым из рассматриваемых факторов.

По результатам проведенного анализа построена линейная регрессионная модель зависимости оценки расхода топлива (¿0) от средней наработки двигателей с начала эксплуатации (Нда.Ср.снэ) > наработки планера с начала эксплуатации (Нплаисра Снэ). отличия температуры наружного воздуха от стандартной атмосферы (ДТ), полетной массы (Мпол):

8<2 = 0.000253 • Хдв.ср.ст - 8.718е - 05 • ЫтанераСИЭ + 0.0\4-Мпол + 0.033-АТ + 3.455

где 0.000253 [ 1/час], -8.718е-05 [ 1/час], 0.014 [ 1/т], 0.033 [ 1/ °С] -коэффициенты регрессионной модели.

Результаты корреляционно-регрессионного анализа приведены в табл.2-3.

Таблица 2.

Коэффициенты регрессионной модели

Коэффициенты Стандартная ошибка

У-пересечение 3,455 1,168

Наработка планера СНЭ -8,718Е-05 1.876Е-05

Средняя наработка двигателей СНЭ 25,2б6Е-05 3,484Е-05

Полетная масса 0,0140 0,0062

Отличие температуры наружного воздуха от СА 0,0332 0,0179

Я-квадрат = 0,122

Таблица 3.

Дисперсионный анализ

(К М8 Р Значимость Р

Регрессия 4 870,172525 217,5431313 23,6011 2.69246Е-18

Остаток 681 6277,11646 9,217498476

Итого 685 7147,28898

По результатам регрессионного анализа, представленным в табл.2-3, можно сделать следующие выводы:

1. Стандартные ошибки для каждого рассматриваемого фактора меньше коэффициента для этого фактора в регрессионной модели (табл.2). Таким образом, все рассмотренные факторы влияют на оценку расхода топлива.

2. Коэффициент детерминации К2 равен 0,1217. Это означает, что около 12,17 % изменений результативного признака (в нашем случае оценки часового расхода топлива) обусловлено изменением факторных признаков, входящих в многофакторную регрессионную модель.

3. Так как уравнение регрессии построено на основе выборочных данных, то для проверки адекватности построенного уравнения генеральным данным проводится проверка статистической значимости коэффициента детерминации И на основе Р-критерия Фишера. Из табл.3 видно, что значение Рр=23,60 > РкРцР,а=2-69Е-18, то есть коэффициент детерминации является значимым.

4. На основе данных табл.2 можно сказать о влиянии каждого из рассматриваемых факторов на оценку часового расхода топлива.

Таким образом, получаем:

- наработка планера практически не влияет на часовой расход топлива;

- количественно влияние средней наработки двигателей СНЭ на увеличение расходов топлива может быть выражено как 2,5% на каждые 10000 часов наработки; при этом стандартная ошибка оценки составляет около 13,77%;

- влияние полетной массы на увеличение часового расхода топлива оценивается как 0,014% на каждую тонну;

- при увеличении отличия температуры наружного воздуха от СА на 1 градус, отличие часового расхода от данных РЛЭ увеличивается на 0,033%.

Результаты корреляционно-регрессионного анализа подтвердили, что существует влияние всех вышеперечисленных факторов на оценку часового расхода топлива, и позволили получить количественную оценку этого влияния.

На базе корреляционно-регрессионного анализа для самолетов Ан-24 были разработаны рекомендации по улучшению тяговых характеристик.

В качестве параметров, характеризующих тягу, рассматривались относительные оценки времени набора высоты и скороподъемности. В качестве влияющих факторов рассматривались высота полета и давление масла в индикаторе крутящего момента, пропорциональное мощности двигателя. В результате были получены следующие регрессионные модели:

1. Относительной оценки скороподъемности самолета \^у/Уу ) в

зависимости от высоты (II) и давления масла в индикаторе крутящего момента (РикМср) - среднего для правого и левого двигателя на различных высотах

полета.

~~ = 0.325■ Н + 0.0364• РикМср -0.0017-Я,

У тип

где 0.325 [1/км], 0.0364 [см2/кг], -0.0017 [см/(кг-км)] - коэффициенты регрессионной модели.

2. Относительной оценки времени набора высоты самолета (Тна6;Тнаб )

в зависимости от высоты (Н) и давления масла в индикаторе крутящего момента (Рикмср) ~ среднего для правого и левого двигателя на различных

высотах полета.

—= -0.207 • Н - 0.023 • Рикм + 0.0019 ■ Рикм Н

гр икмСр икмСр

где -0.207 [1/км], 0.023 [см2/кг], 0.0019 [см2/(кг-км)] - коэффициенты регрессионной модели.

При условии, что для соответствия характеристик данным РЛЭ

TtaA^vftnm iГ\ ТТТТ^ЛЕ-Т

V т

_ У __¿лдб___ |

Vy тип Тнаб тип

получены потребные для обеспечения соответствия характеристик набора типовым значения Рикм.

Также в третьей главе было проведено исследование влияния наработки планера и средней наработки двигателей СНЭ на изменение основных летных характеристик по результатам обработки данных 34-х полетов. Результаты исследования приведены в табл.4.

Из данных, приведенных в табл.4, видно, что наибольшее влияние на изменение летных характеристик оказывает наработка двигателей СНЭ.

Таблица 4.

Зависимость параметра от наработки Средняя наработка двигателей СНЭ Наработка планера СНЭ

Коэффициент корреляции Коэффициент линейной регрессии (К) Стандартная ошибка оценки к Коэффициент корреляции Коэффициент линейной регрессии (К) Стандартна я ошибка оценки К

Отношение фактического времени набора высоты к требуемому 0,23 1,04Е-05 7,9Е-0б 0,0176 При незначимом коэффициенте корреляции не определяется

Отношение фактического ускорения разбега к требуемому 0,035 При незначимом коэффициенте корреляции не определяется -0,057

Отличие крейсерской скорости от требуемой на режиме УПРТ-65 -0,294 -0,0019 0,00124 -0,15 -0,0004 0,0005

Отличие крейсерской скорости оттребуемой на режиме УПРТв52 -0,500 -0,0025 0,00089 -0,16 -0,00025 0,00038

Проведенные исследования также показали, что влияние наработки левого двигателя на ухудшение летных характеристик несколько больше, чем влияние наработки правого (см. рис.4). Таким образом, если на самолет устанавливаются двигатели с различной наработкой, то желательно двигатель с большей наработкой устанавливать справа, а с меньшей наработкой - слева.

а 2юоо

п" 19000

0 17000

1 15000 I 13000

а 11ооо

I 9000 | 7000 I 5000

0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5

Отношение фактического времени набора высоты к требуемому

| ♦ Ьиэ1дв М СНЭ 2 дв ——Линейный (СНЭ 2 дв) —^Линейиый (снэ1дв)~]

Рис.4. Зависимость характеристик набора высоты от наработки левого и правого двигателей

Для оценки эффективности разработанных рекомендаций по улучшению летно-технических характеристик самолетов Ан-24 было проведено сравнение среднестатистических значений летно-технических характеристик самолетов, отремонтированных на 403-м и 412-м заводах ГА в 2001 и в 2003 году. Для сравнения на 403-м заводе ГА были взяты характеристики первых 10-ти и последних 10-ти отремонтированных самолетов, а на 412-м заводе ГА - первые 8 самолетов, прошедших капитальный ремонт, и последние на данный период 8 самолетов.

Далее в табл.5 приведены данные по изменению среднестатистических летно-технических характеристик самолетов, отремонтированных на 403-м и 412-м заводах ГА.

Таблица 5.

Характеристика 403-й завод ГА 412-й завод ГА

время набора Тфакт/Ттип улучшилось на 2,1 % улучшилось на 4 %

градиенты набора Пфжг Лги II (левый двиг. выкл.) улучшилась на 0.55 улучшилась на 0.91

градиенты набора Лфакт Птип (правый двиг. выкл.) улучшилась на 0.3 улучшилась на 0.82

ускорение Эфакт / »тип улучшилось на 4,2 %

скорости Ушах (номинал, Н = 5 км) увеличились на 7,3 км/ч увеличились на 17,4 км/ч

скорости V т шах (УПРТ 52, Н = 5 км) увеличились на 4,8 км/ч увеличились на 22,4 км/ч

Анализ табличных данных доказывает действенность рекомендаций, разработанных автором по результатам корреляционно-регрессионного анализа, для улучшения летно-технических характеристик ВС.

Также в третьей главе приведен числовой эксперимент, выполненный на базе реальных массивов результатов оценивания, который позволяет сделать вывод о том, что для получения устойчивого коэффициента корреляции для исследуемых массивов данных достаточно 25-30 экспериментальных точек (при традиционно рекомендуемом минимуме 50 точек), так как при

уменьшении числа экспериментальных точек с 50 до 25-30, значение коэффициента корреляции практически не изменяется.

По результатам третьей главы получено, что метод корреляционно-регрессионного анализа подходит для решения задач, связанных с изменением летно-технических характеристик ВС в процессе эксплуатации. Однако для использования этого метода необходимо разработать четкий алгоритм его применения, а именно алгоритм анализа результатов оценки летно-технических характеристик ВС в процессе эксплуатации.

В четвертой главе приведен разработанный алгоритм анализа результатов оценивания летно-технических характеристик ВС с целью сохранения (поддержания) летной годности ВС в процессе эксплуатации.

Данный алгоритм включает в себя несколько этапов:

1. Построение распределения массивов относигельных или абсолютных оценок.

В зависимости от исследуемой летной характеристики строится массив относительных (отношение фактического значения характеристики к типовому, выраженное в процентах) или абсолютных (разница между фактическим и типовым значением летной характеристики) оценок. Далее строится гистограмма распределения оценок.

2. Анализ параметров распределения массива оценок (математическое ожидание и стандартное отклонение).

Если для относительных оценок математическое ожидание закона распределения равно 1, то это означает, что в целом по обследованному массиву параметры ВС, оцениваемые соответствующим показателем, не имеют отклонений от характеристики типа. Если математическое ожидание распределения не равно 1, это может свидетельствовать либо о несоответствии данных РЛЭ фактическим типовым характеристикам (в случае, если модель типовых характеристик строилась по данным РЛЭ), либо о том, что существует определенный набор эксплуатационных факторов, приводящих к изменению характеристик ВС в процессе эксплуатации.

Для абсолютных оценок математическое ожидание должно быть в пределах допуска, указанного в РЛЭ самолета, либо в ТУ на поставку (в идеальном случае математическое ожидание должно быть равно 0)

3. Выявление основных тенденций изменения рассматриваемой летно-технической характеристики для данного типа ВС.

- анализ взаимосвязи полученных оценок с наработками планера и силовой установки;

- анализ взаимосвязей полученных оценок и отдельных параметров планера и силовой установки (нивелировочные характеристики, регулировочные параметры двигателей, регулировочные параметры системы управления и АБСУ и т.д.)

- анализ работы самолетных систем, дефекты или неисправности которых могут приводить к изменению изучаемой характеристики.

4. Корреляционный анализ.

Рассчитываются коэффициенты корреляции между оценкой рассматриваемой летной характеристики и возможными влияющими факторами, определенными на предыдущих этапах. В соответствии со шкалой Чеддока считается, что существует слабая линейная взаимосвязь между двумя величинами, если значение коэффициента корреляции находится в диапазоне от 0,1 до 0,3 при прямой связи, и от (-0,1) до (-0,3) при обратной связи. В рамках приведенного алгоритма считаем, что если абсолютное значение коэффициента корреляции больше 0,1, следовательно, существует некоторая линейная связь между оценкой и влияющим фактором.

5. Регрессионный анализ.

Строится линейная регрессионная модель, учитывающая все возможные влияющие факторы, определенные на предыдущих этапах. Для каждого фактора сравнивается коэффициент регрессии и стандартная ошибка этого коэффициента. Если значение стандартной ошибки больше значения самого коэффициента регрессии, то данный влияющий фактор убираем из регрессионной модели. С помощью полученной регрессионной модели можно количественно оценить влияние того или иного фактора на оценку рассматриваемой летно-технической характеристики.

С помощью разработанного алгоритма на основе корреляционно-регрессионного анализа, можно:

- разрабатывать рекомендации по внесению изменений в Руководство по летной эксплуатации;

- давать рекомендации по изменению периодичности технического обслуживания, по выполнению дополнительных работ, конструктивным доработкам;

- давать рекомендации по регулировке двигателей, систем управления и

т.д.

Также в четвертой главе приведены примеры апробации разработанного автором алгоритма с выдачей конкретных рекомендаций по поддержанию летной годности в процедурах сертификации экземпляра ВС.

По результатам оценок продольных балансировочных характеристик-эксплуатируемых самолетов Як-42 по данным средств объективного контроля получен массив оценок показателей балансировочного положения стабилизатора на режимах захода на посадку, состоящий из 526 экспериментальных точек.

Гистограмма распределения оценки соответствия фактического отклонения стабилизатора типовому представлена на рис.5.

Для ^становления соответствия характеристик предолию" балапс"ровк" конкретного экземпляра самолета типовым характеристикам, необходимо, чтобы в эксплуатации показатель оценки балансировочного положения стабилизатора находился в диапазоне:

&<Рстаб =±1°

1В .

14

12

10

I

1

I

1

I

-3.87 -3.2В -2.85 -2.44 -2.03 -1.63 -1.22 -0.81 -0.40 О.ОО 0.41 Значение показател я оценки, в градусах

ИОтличие фактического отклонения стабилизатора от типового

Рис.5. Гистограмма распределения оценок балансировочного положения стабилизатора самолетов Як-42 на посадке

Из гистограммы видно, что оценка соответствия фактического отклонения стабилизатора смещена, то есть на большом количестве экземпляров эксплуатирующихся самолетов расход стабилизатора «на себя», потребный для балансировки на режимах захода на посадку, больше, чем у самолета, прошедшего сертификационные испытания. Закон распределения показателя оценки получается «двугорбым». Возможно, это происходит вследствие наложения двух нормальных законов: одного - для самолетов, соответствующих типовой характеристике, а другого - для самолетов, имеющих индивидуальные особенности, приводящие к увеличению пикирующего момента на режимах захода на посадку.

Модель типового значения балансировочного положения стабилизатора самолета Як-42 на посадке имеет следующий вид:

.„ = -0.0655 + 0.08066 ■ 5 д - 0.0963 • 5

'закр

- и.369 ■ Су +0.3485 -Су -X,

где 5„Ред - угол отклонения предкрылков, градусы; 83акр - угол отклонения закрылков, градусы; XI - центр тяжести самолета, % САХ; Су - коэффициент подъемной силы.

Коэффициенты корреляции результатов оценивания с параметрами модели представлены в табл.6.

Таблица 6.

Коэффициент корреляции Дфстаб

х, -0.177

Су -0.277

&закр -0.014

Из табл.6 видно, что наиболее значимый коэффициент корреляции результатов оценивания получается со значением коэффициента подъемной силы Су> что физически совершенно обоснованно, т.к. при наличии отличий характеристики экземпляра от типовой с ростом угла атаки (или коэффициента Су) значение показателя будет увеличиваться по абсолютной величине.

Полученный результат не позволяет разработать рекомендации по улучшению характеристик, но может быть использован для разработки алгоритма оценки применимости ограничений предельно-передней центровки, приведенной в РЛЭ самолета (типовая характеристика 18% САХ) для каждого конкретного экземпляра. Такой алгоритм основан на анализе достаточности максимального отклонения стабилизатора «на себя» с нормируемым запасом (10%) для обеспечения сбалансированного захода на посадку на экземплярах самолета Як-42, имеющих значение показателя

Ь(Рстаб<-

Разработанный автором алгоритм расчета предельно-передней центровки, обеспечивающей соответствие характеристик экземпляра данным РЛЭ, следующий:

1) По точкам, выбранным для расчета продольных балансировочных характеристик на этапе захода на посадку с закрылками 45 градусов, определить среднее значение Су (Су ср.) и среднее отличие фактического отклонения стабилизатора от типового (Дфср).

2) Рассчитать типовое отклонение стабилизатора для полученного среднего значения Су и предельно передней центровки, указанной в РЛЭ (18% САХ), по формуле. (фтап 18%)

3) Рассчитать фактическое отклонение стабилизатора при Су Ср. и центровке 18% САХ по формуле:

— /л ____А/Т)

'Гфакгтауо г mum0-/0 < t*¡j

4) Рассчитать отличие фактического отклонения стабилизатора срфт !8% от предельного отклонения стабилизатора с учетом 10%-ного запаса по формуле:

Др = -10.8 - <Рфакт\%% ■

5) Если Дф>0, то рассчитать предельно-переднюю центровку для данного экземпляра самолета:

А (р

Фпред = 18 +

Суп -0-3485

На примере разработанного алгоритма видно, что алгоритм анализа результатов оценки летно-технических характеристик ВС может использоваться для сохранения летно-технических характеристик ВС в процессе эксплуатации.

Также в данной главе на базе разработанного алгоритма оценки влияния различных факторов на изменение летно-технических характеристик воздушных судов проведена количественная оценка влияния наработки планера и двигателей на расходы топлива самолетов Ту-154, а также разработаны рекомендации по регулировке маршевых двигателей на самолетах Ту-154 М для улучшения взлетной тяговооруженности и сокращения расходов топлива.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. В результате проведенного автором сравнительного анализа методов дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализа применительно к задаче исследования причин изменения ЛТХ ВС в процессе эксплуатации получено, что:

- метод дисперсионного анализа имеет ряд недостатков для решения поставленных задач при наличии количественных влияющих факторов. Возникают сложности при делении на группы, а также данный метод не позволяет получить количественную оценку влияния фактора на исследуемую летную характеристику, и, следовательно, не дает возможности разработать рекомендации по сохранению летной годности.

- метод корреляционно-регрессионного анализа позволяет количественно оценить степень влияния фактора на исследуемую величину, а также аналитически представить связь между результативным признаком и влияющими факторами.

2. На базе метода корреляционно-ре1рессионного анализа автором разработан алгоритм анализа результатов оценивания основных летных характеристик в процессе эксплуатации, который успешно применяется для разработки рекомендаций по сохранению летной годности воздушных судов в процессе эксплуатации.

4. Числовой эксперимент, выполненный на базе реальных массивов результатов оценивания, позволяет сделать вывод, что для получения устойчивого коэффициента корреляции для исследуемых массивов данных достаточно 25-30 экспериментальных точек (при традиционно рекомендуемом минимуме 50 точек), так как при уменьшении числа экспериментальных точек от 50 до 25-30 коэффициент корреляции практически не изменяется.

5. На базе использования разработанного алгоритма автором предложен алгоритм расчета ограничений предельно-передней центровки при заходе на посадку самолета Як-42, обеспечивающий соответствие характеристик экземпляра данным РЛЭ для самолетов, имеющих отклонения продольных балансировочных характеристик от типовых.

6. На базе разработанного алгоритма анализа результатов оценивания летно-технических характеристик ВС в процессе эксплуатации разработаны рекомендации по поддержанию летной годности ВС типа Ту-154 и Ан-24.

По содержанию диссертации опубликованы следующие работы

1. В изданиях, входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАК для опубликования основных научных результатов диссертаций:

1.1. Дмитриева C.B., Масленникова Г.Е., Смирнова Л.В. Проверка эффективности рекомендаций по улучшению летно-технических характеристик Ан-24 // Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Аэромеханика, прочность, поддержание летной годности (М.). - 2003. - № 60.- с. 73-77.

1.2. Арепьев К. А., Дмитриева C.B., Масленникова Г.Е. Построение математической модели типовых характеристик набора высоты самолетов Ан-26 на основе данных РЛЭ и статистических данных // Научный вестник МГТУ ГА. - Сер. Аэромеханика, прочность, поддержание летной годности ВС (М.). - 2004. - № 73. - С. 72-78.

1.3. Дмитриева C.B., Масленникова Г.Е. Анализ влияния нивелировочных данных на изменение летно-технических характеристик самолетов Ан-24 и Ан-26 // Научный вестник МГТУ ГА. - Сер. Аэромеханика, прочность, поддержание летной годности ВС (М.).- 2004.- № 73. - С. 79-85.

1.4. Дмитриева C.B., Масленникова Г.Е. Методика и результаты оценки характеристик продольной устойчивости самолета Як-42 // Научный вестншс МГТУ ГА. Сер. Аэромеханика и прочность (М.).- 2007. - № 119.-с. 13-17.

1.5. Дмитриева С.5., Машешикива Г.Е. Нспользсаа,";:с дисперсионного анализа для исследования причин увеличения расходов топлива самолетов Ил-96 // Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Аэромеханика и прочность, поддержание летной годности ВС (М.).- 2008. - Вып. №130. - с. 81-83.

2. в прочих изданиях:

2.1. Дмитриева C.B., Масленникова Г.Е. Анализ влияния нивелировочных данных самолетов Ан-24 на изменение летно-технических характеристик // Сборник научных трудов ГосНИИ ГА. - 2003. - Юбилейный выпуск №1. -с. 114-120.

2.2. Арепьев К.А., Дмитриева C.B., Озол И.А. Общие принципы системы оценки ЛТХ // Сборник научных трудов ГосНИИ ГА. - 2008. - № 310.-с.139-143.

2.3. Дмитриева C.B. Методика анализа результатов оценки основных летных характеристик воздушных судов в процессе эксплуатации. // 3-я научно-практическая конференция «Накопители полетных данных». Сборник докладов. Курск, 21 - 22 мая 2008 г. - М.: Изд-во «Бедретдинов и Ко»,

2008.~C.44.

Соискатель

Дмитриева C.B.

Подписано в печать29.10.08 г Печать офсетная Формат 60x84/1 б 1,25 уч.-изд. л. 1,16 усл.печ-л._Заказ № 679/уй?5_Тираж 80 экз.

Московский государственный технический университет ГА 125993 Москва, Кронштадтский бульвар, д. 20 Редакциоино-издателъский отдел 125493 Москва, ул. Пулковская, д.ба

© Московский государственный технический университет ГА, 2008

ВВЕДЕНИЕ.

1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ ДЛЯ АНАЛИЗА ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ИССЛЕДУЕМУЮ ВЕЛИЧИНУ.

1.1. Дисперсионный анализ.

1.2. Корреляционный анализ.

1.3. Регрессионный анализ.

1.4. Определение необходимого объема выборки.

1.5. Выводы.

2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИСПЕРСИОННОГО АНАЛИЗА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ОЦЕНКУ ЛЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК САМОЛЕТОВ.

2.1. Использование дисперсионного анализа для выявления причин повышенного часового расхода топлива для самолетов Ил-96.

2.2. Использование дисперсионного анализа для исследования причин увеличения времени набора высоты и уменьшения скоростей горизонтального крейсерского полета самолетов Як-40 относительно данных РЛЭ.

2.3. Исследование влияния изменения нивелировочных данных на основные летно-технические характеристики самолетов Ан-24.

2.4. Выводы.

3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОРРЕЛЯЦИОННО

РЕГРЕССИОННОГО АНАЛИЗА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИЧИН ИЗМЕНЕНИЯ ЛЕТНО-ТЕХН И ЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВОЗДУШНЫХ СУДОВ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ.

3.1. Анализ причин повышенного расхода топлива самолетов Ил-96 методом корреляционно-регрессионного анализа.

3.2. Анализ влияния нивелировочных данных самолетов Ан-24 на изменение летно-технических характеристик с помощью корреляционно-регрессионного анализа.

3.3. Анализ влияния балансировочных характеристик самолетов Ан-24 на изменение летно-технических характеристик.

3.3.1. Анализ наличия связей между изменением балансировочных отклонений рулей и изменением градиентов набора высоты.

3.3.2. Анализ наличия связей между изменением балансировочных отклонений рулей и изменением скоростей крейсерского полета.

3.4. Разработка рекомендаций по улучшению летно-технических характеристик Ан-24.

3.4.1. Рекомендации по улучшению тяговых характеристик самолетов Ан-24.

3.4.2. Рекомендации по увеличению аэродинамического качества планера самолетов Ан-24.

3.5. Выводы.

4. АЛГОРИТМ АНАЛИЗА РЕЗУЛЬТАТОВ ОЦЕНКИ ЛЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВОЗДУШНЫХ СУДОВ

ДЛЯ РАЗРАБОТКИ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО СОХРАНЕНИЮ

ЛЕТНОЙ ГОДНОСТИ ВС.

4.1. Алгоритм анализа результатов оценивания летно-технических характеристик воздушных судов в процессе эксплуатации.

4.2. Применение разработанного алгоритма для исследования результатов оценивания характеристик продольной устойчивости самолета Як-42.

4.3. Исследование причин повышенного расхода топлива на самолетах Ту-154.

4.3.1. Исследование влияния наработки планера и двигателей на расходы топлива самолетов Ту-154.

4.3.2. Исследование влияния регулировочных параметров маршевых двигателей на изменение основных летных характеристик самолетов Ту-154.

4.4. Выводы.

В настоящее время более 75 % парка воздушных судов (ВС) России имеет срок службы свыше 20 лет и эксплуатационные наработки, выходящие за пределы проектных ресурсов. В условиях сегодняшнего состояния промышленности, финансового положения эксплуатантов и стоимости капитального ремонта, замена или серьезная модернизация эксплуатируемых ВС крайне затруднительна, так как требует значительных материальных и интеллектуальных затрат [12,66]. В связи с этим, проблема сохранения (поддержания) летной годности воздушных судов гражданской авиации приобретает особую актуальность и является важной государственной задачей.

Как известно, под сохранением (поддержанием) летной годности понимаются все мероприятия, которые гарантируют, что в любой момент срока службы воздушное судно соответствует действующим требованиям к летной годности, и состояние ВС обеспечивает его безопасную эксплуатацию.

К числу важнейших задач проблемы сохранения летной годности гражданских воздушных судов относится задача обязательной оценки и подтверждения соответствия каждого экземпляра ВС, находящегося в эксплуатации, характеристике типа. Эти требования определены в Руководстве по сохранению летной годности (Дос. 9760 ИКАО) [11], Воздушном Кодексе РФ [61], Федеральных Авиационных правилах (ФАП-132) «Экземпляр воздушного судна. Требования и процедуры сертификации» [62]. Согласно этим требованиям каждый экземпляр ВС должен иметь Сертификат летной годности.

Контроль основных летных характеристик является неотъемлемой частью процедуры оценки соответствия и выдачи (продления) сертификата летной годности экземпляра воздушного судна. В общем виде эта процедура должна подтверждать применимость области эксплуатационных ограничений типа для конкретного экземпляра ВС [46]. В части летных характеристик необходимо, используя систему выбранных критериев, показать, что ограничения условий эксплуатации, основанные на летных характеристиках, по параметрам взлета и посадки, температурам наружного воздуха, диапазону центровок, максимальной высоте и дальности полета, приведенные в эксплуатационной документации применимы для конкретного экземпляра ВС ГА.

Отдельным вопросам контроля соответствия основных летных характеристик воздушных судов типовым посвящены работы [13,14,15]. В работах Егорова Г.С. [13] и Скрипниченко С.Ю. [14] указывается на необходимость контроля характеристик взлета и расхода топлива. В Летно-исследовательском институте им. Громова д.т.н. Свергуном В.В. разработаны методы контроля аэродинамических и тяговых характеристик по данным летных испытаний [15].

Вопросам исследования летных характеристик эксплуатирующихся экземпляров ВС посвящено большое количество работ ученых Киевского международного университета Гражданской авиации (КМУГА) Ударцева Е.П., Ищенко С.А., Переверзева A.M. [17,18,19,20,21,22,23]. В этих работах поставлены вопросы о необходимости учета индивидуальных особенностей экземпляра в процессе эксплуатации, описаны особенности, влияющие на изменение основных летных характеристик, даны рекомендации по эксплуатации экземпляров ВС, характеристики которых не соответствуют характеристикам типа. В этих работах созданы методы технической диагностики аэродинамического состояния воздушного судна, а также сделаны выводы о влиянии эксплуатационных и технологических факторов на изменение основных летных характеристик на основе результатов математического моделирования, однако эти выводы не подтверждены экспериментально.

В работах д.т.н. Масленниковой Г.Е. [24,41,84,85,87,98] приведены результаты исследований, выполненных в Научном Центре по Поддержанию Летной годности ВС ГосНИИГА (НЦПЛГВС ГосНИИГА) с целью разработки системы контроля и обеспечения соответствия летных характеристик экземпляра ВС характеристикам типа, включающей разработку научно обоснованных показателей соответствия, методов оценки точности и достоверности получаемых результатов, методического и программного обеспечения, позволяющего сократить трудоемкость и стоимость работ, обеспечив тем самым, их массовое внедрение в эксплуатационных предприятиях ГА. На базе проведенных исследований создана, внедрена и успешно функционирует система контроля и учета изменений летных характеристик в процессе эксплуатации, позволяющая с минимальными затратами обеспечить соответствие уровня летных характеристик каждого экземпляра ВС сертифицированному или аттестованному типу. Данная система построена на основе статистического анализа массивов оценок летных характеристик каждого экземпляра ВС в процессе эксплуатации.

Работы по количественной оценке основных летных характеристик экземпляра ВС по данным средств объективного контроля позволяют не только поддерживать летную годность за счет доведения характеристик отдельных экземпляров до требуемого уровня, но и являются основой для совершенствования технологий проектирования, технического обслуживания и ремонта ВС [34,85].

В ходе работ по количественной оценке летных характеристик накоплен большой статистический материал, получены большие массивы с результатами оценки летно-технических характеристик различных типов ВС в процессе эксплуатации.

В результате исследования этих массивов можно сделать выводы об изменениях летных характеристик, относительно данных, приведенных в

Руководстве по летной эксплуатации, характерных для конкретного типа ВС. Например, по результатам обследования эксплуатируемых самолетов Ил-96 за период с 2004 по 2007 год, одним из недостатков для большинства рассмотренных экземпляров ВС является увеличенный относительно данных РЛЭ расход топлива в крейсерском полете. Для эксплуатирующихся экземпляров самолетов Як-40 по результатам обследования за период с 1998 по 2007 год характерно увеличение относительно данных РЛЭ времени набора высоты, а также уменьшение скоростей горизонтального крейсерского полета и т.д.

Для разработки рекомендаций по сохранению (поддержанию) летной годности необходимо определить причины выявленных недостатков, то есть определить эксплуатационные и технологические факторы, влияющие на изменение летной характеристики, а также получить количественную оценку влияния этих факторов.

В настоящей диссертационной работе рассматривается возможность применения различных методов математической статистики для анализа полученных массивов оценок основных летных характеристик ВС различных типов с целью выявления эксплуатационных и технологических факторов, влияющих на изменение летных характеристик ВС в процессе эксплуатации, а также с целью разработки рекомендаций по сохранению летной годности воздушных судов.

На базе рассмотренных статистических методов и их применения для отдельных задач исследования летных характеристик автором разработан алгоритм анализа массивов с результатами оценки основных летных характеристик ВС ГА в процессе эксплуатации, а также приведены результаты применения разработанного алгоритма на практике.

Целью работы является разработка алгоритма оценки влияния различных эксплуатационных и технологических факторов на изменение лет-но-технических характеристик ВС в процессе эксплуатации.

Для достижения поставленной цели в работе поставлены и решаются следующие задачи:

- анализ применимости таких методов математической статистики, как дисперсионный, корреляционный и регрессионный анализ, к задаче оценки влияния различных факторов на изменение летно-технических характеристик в процессе эксплуатации;

- разработка алгоритма статистической оценки влияния различных факторов на летные характеристики ВС с целью выявления тенденций и причин изменения летно-технических характеристик ВС в процессе эксплуатации;

- применение разработанного алгоритма для решения конкретных задач, связанных с изменением летно-технических характеристик отдельных типов ВС.

Объектом исследования являются массивы оценок основных летно-технических характеристик различных типов ВС.

Предметом исследования являются взаимосвязи между оценками летно-технических характеристик и различными технологическими и эксплуатационными факторами, оказывающими влияние на изменение летно-технических характеристик.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- использованы известные методы дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализа для оценки степени влияния различных факторов на изменение основных летных характеристик воздушных судов в процессе эксплуатации;

- разработан научно-обоснованный алгоритм анализа результатов оценивания летных характеристик в процессе эксплуатации;

- разработаны рекомендации по поддержанию летной годности ВС типа Ту-154, Як-42 и Ан-24 на базе алгоритма анализа результатов оценивания летно-технических характеристик ВС в процессе эксплуатации.

Достоверность результатов решения поставленных задач подтверждается:

- использованием широко применяемых методов математической статистики: дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализа; количественные оценки влияния эксплуатационных и технологических факторов на изменение основных летных характеристик ВС, полученные методами корреляционного и регрессионного анализа, подтверждены в прямом эксперименте.

Практическая ценность работы состоит в том, что она позволяет:

- выявлять тенденции изменения летно-технических характеристик различных типов ВС; получать количественную оценку влияния различных технологических и эксплуатационных факторов на оценку летно-технических характеристик;

- разрабатывать рекомендации по сохранению основных летных характеристик экземпляров ВС, имеющих отклонения показателей соответствия от типовых, и подтверждать эффективность этих рекомендаций; разрабатывать рекомендации по внесению изменений в Руководство по летной эксплуатации (РЛЭ).

Теоретическая значимость результатов исследований заключается в следующем:

- показаны возможности решения проблем сохранения летной годности воздушных судов с помощью известных методов математической статистики, исследующих влияние различных факторов на оценки летно-технических характеристик воздушных судов в процессе эксплуатации.

На защиту выносятся:

- научно-обоснованный алгоритм анализа результатов оценки летных характеристик в процессе эксплуатации;

- разработанные рекомендации по сохранению летной годности самолетов Як-42 в процессе эксплуатации.

Реализация и внедрение результатов работы. Основные результаты, полученные в диссертационной работе, внедрены в процедуру оценки летно-технических характеристик ВС при выдаче заключения о соответствии летно-технических характеристик экземпляра ВС типовым. Результаты работы внедрены и используются в деятельности ведущих ОКБ по типам ВС: ОАО «Туполев», ОАО «Ильюшин», ОАО «ОКБ им. А.С. Яковлева», авиакомпании «Аэрофлот-РАЛ», а также в управлении поддержания летной годности Федерального агентства воздушного транспорта. Все указанные внедрения подтверждены соответствующими актами.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 8 печатных работ.

Апробация работы. Основные материалы выполненных исследований и отдельные результаты работы докладывались и получили положительную оценку на научных семинарах отдела исследований летных характеристик ГосНИИ ГА в период 2003 г. - 2008 г., на научно-техническом совете ГосНИИ ГА (2008 г.), а также обсуждались на международных и межотраслевых научно-практических конференциях:

- летно-технической конференции по проблемам эксплуатации самолетов Ил-96 (Москва, Шереметьево, 2006 г.)

- научно-практической конференции «Состояние и перспективы развития бортовых регистраторов. Использование полетной информации в целях повышения безопасности полетов» — МАК (г. Москва, 2008 г.);

- 3-й научно-практической конференции «Накопители полетных данных» - ОКБ «Авиаавтоматика» Курского ОАО «Прибор» (г. Курск, 2008 г.).

Структура и объем диссертационной работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников. Основная часть работы изложена на 122 страницах текста. Общий объем работы 133 страницы, содержащий 25 рисунков, 57 таблиц и 102 библиографических названия.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. В результате проведенного автором сравнительного анализа методов дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализа применительно к задаче исследования причин изменения ЛТХ ВС в процессе эксплуатации получено, что:

- метод дисперсионного анализа имеет ряд недостатков для решения поставленных задач при наличии количественных влияющих факторов. Возникают сложности при делении на группы, а также данный метод не позволяет получить количественную оценку влияния фактора на исследуемую летную характеристику, и, следовательно, не дает возможности разработать рекомендации по сохранению летной годности. метод корреляционно-регрессионного анализа позволяет количественно оценить степень влияния фактора на исследуемую величину, а также аналитически представить связь между результативным признаком и влияющими факторами.

2. На базе метода корреляционно-регрессионного анализа автором разработан алгоритм анализа результатов оценивания основных летных характеристик в процессе эксплуатации, который успешно применяется для разработки рекомендаций по сохранению летной годности воздушных судов в процессе эксплуатации.

4. Числовой эксперимент, выполненный на базе реальных массивов результатов оценивания, позволяет сделать вывод, что для получения устойчивого коэффициента корреляции для исследуемых массивов данных достаточно 25-30 экспериментальных точек (при традиционно рекомендуемом минимуме 50 точек), так как при уменьшении числа экспериментальных точек от 50 до 25-30 коэффициент корреляции практически не изменяется.

5. На базе использования разработанного алгоритма автором предложен алгоритм расчета ограничений предельно-передней центровки при заходе на посадку самолета Як-42, обеспечивающий соответствие характеристик экземпляра данным РЛЭ для самолетов, имеющих отклонения продольных балансировочных характеристик от типовых.

6. На базе разработанного алгоритма анализа результатов оценивания летно-технических характеристик ВС в процессе эксплуатации разработаны рекомендации по поддержанию летной годности ВС типа Ту-154 и Ан-24.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Обобщая представленные в работе исследования по оценке влияния различных технологических и эксплуатационных факторов на изменение летно-технических характеристик воздушных судов в процессе эксплуатации, можно сформулировать следующие

1. Веытцель Е.С. Теория вероятностей. — М.: Наука, 1964. — 577 с.

2. Общая теория статистики: Учебник/ Г.С. Кильдишев, В.Е. Овсиенко и др. -М.: Статистика, 1980. 423 с.

3. Теория статистики: Учебник/Под ред. Р.А. Шмойловой. М.: Финансы и статистика, 2001. — 557 с.

4. Лигум Т.И., Скрипниченко С.Ю., Чульский Л.А., Шишмарев А.В., Юрский С.И. Аэродинамика самолета Ту-154. -М.: Транспорт, 1977. 304 с.

5. Мхитарян A.M. Аэродинамика. М.: Машиностроение. - 1976. - 448 с.

6. Чичков Б.А. Методология оптимизации статистических диагностических моделей авиационных ГТД для установившихся режимов работы. -МГТУ ГА Редакционно-технический отдел. М. - 2001. - 253 с.

7. Макарова Н.В., Трофимец В.Я. Статистика в Excel: Учеб. пособие. —М.: Финансы и статистика, 2003. 386 с.

8. Авиационные двухконтурные двигатели Д-30КУ и Д-30КП (конструкция, надежность и опыт эксплуатации)/ Л.П.Лозицкий, М.Д.Авдошко, В.Ф.Березлев и др. М.: Машиностроение. - 1988.- 288 с.

9. Авиационный двухконтурный турбореактивный двигатель Д-30 2 серии. Техническое описание. М.: Машиностроение. - 1973. - 144 с.

10. Рабочее соглашение в области летной годности между Межгосударственным авиационным комитетом и Европейским агенством по безопасности полетов: Подписано в С.-Петербурге 16 июля 2004 г. MAK-EASA

11. Поддержание летной годности основа безопасной эксплуатации воздушных судов/ Редакц.коллегия М.С.Громов, Г.Я.Полторанин, В.С.Шапкин. - М. 2002, Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации. - 2002. - 333 с.

12. Скрипниченко С.Ю., Сергеев В.А. Влияние качества поверхности самолета на расход авиатоплива// материалы Всесоюз. научно-технич. семинара "Комплексные проблемы экономии авитоплива в ГА". ГосНИИГА. - М. 1983.- 6.5.

13. Свергун В.В. Методика комплексных исследований по определению в полете аэродинамических, тяговых и летных характеристик самолетов с TP Д. Труды Летно-исследовательского ин-та. - Вып. 383С. - М. - 1982

14. Руководство по летной эксплуатации самолета Ту-154М. -М.: МГА, 1980.-Книга 1-2.-1128 с.

15. Ищенко С.А. Качество ремонта и летно-технические характеристики воздушных судов // Проблемы эксплуатации и надежности авиационной техники . Киев: КМУГА. - 1998. - с. 115-122.

16. Ищенко С.А. Методы технической диагностики аэродинамического состояния воздушных судов. Автореф. дис. доктора тех. наук: 16.11.98/ Киевский международный универ. граж. ав-ции Киев. - Киев 1998. - 32 с.

17. Ищенко С.А. Оценка влияния индивидуальных особенностей воздушных судов на характеристики расхода топлива // Прикладная аэродинамика. Киев: КМУГА. - 1997. - с. 118-131.

18. Ищенко С.А., Давидов А.Р. Оценка технического состояния воздушных судов по данным бортовых регистраторов режимов полета. // Предотвращение авиационных происшествий в гражданской авиации. Киев : КИИГА. - 1988. - с. 126-135.

19. Ищенко С.А., Давидов А.Р. разработка методов контроля и диагностики аэродинамического состояния воздушных судов ГА. Общество "Знание" Украинской ССР. -Киев, 1990. - с. 44.

20. Ударцев Е.П. Динамика пространственного сбалансированного движения самолета: Учебное пособие. Киев: КИИГА, 1989. - 115 с.

21. Ударцев Е.П., Переверзев A.M., Ищенко С.А. Эксплуатационная аэродинамика. Траекторные задачи: Учебное пособие. Киев: КМУГА, 1998. -136 с.

22. Масленникова Г.Е. Методы оценки и сохранения летных характеристик экземпляра воздушного судна в процессе эксплуатации : дис. . д-ра техн. наук : 05.22.14 : М., 2006. 426 с.

23. Масленникова Г.Е. Оптимизация установочного угла лопасти воздушного винта АВ-2 для улучшения J1TX самолетов Ан-2 // Вопросы аэродинамики, прочности и летной эксплуатации воздушных судов: Сборник научных трудов. Москва. - 1991. - Вып. №300.- С. 14-19.

24. Масленникова Г.Е. Разделение тяговых и аэродинамических характеристик при идентификации аэродинамической модели самолета // ВНПК «По безопасности полетов»: Тезисы докладов. — JT. 1985. — с. 5.

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

26. Carmen Wilson Van Voorhis and Betsy Levonian Morgan. Statistical Rules of Thumb: What We Don't Want to Forget About Sample Sizes, http://psichi.org/pubs/articles/article182.asp.

27. Кулаичев А.П. Полное собрание сочинений в трех томах. Том 1. Методы и средства анализа данных в среде Windows. STADIA. Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: Информатика и компьютеры, 1999. - 341 с.

28. Тюрин Ю.Н., Макаров А.А. Статистический анализ данных на компьютере. М.: ИНФРА-М, 1997.

29. Кулаичев А.П. Анализ данных и прогнозирование в банковском деле // Бизнес и банки №17, 1994.

30. Кулаичев А.П. Средства анализа коммерческой информации // Маркетинг №2, 1995.

31. Кулаичев А.П. Проблемы аналитических исследований в сферах маркетинга и бизнеса // Маркетинг №6, 1996.

32. Шиндовский Э., Шюрц О. Статистические методы управления качеством. Контрольные карты и планы контроля; Пер. с нем. Мир, 1976. — 597 с.

33. Горелова Г.В. Теория вероятностей и математическая статистика в примерах и задачах с применением Excel / Г.В. Горелова, И.А. Кацко. — Изд. 4-е. Ростов н/Д: Феникс, 2006. - 475 с.

34. Методы определения эксплуатационно-технических характеристик самолета и вертолета / В.И.Бочаров, О.Я.Деркач, О.Б.Буслаев и др. М.: Машиностроение, 1991. - 44 е.- (Справ, библиотека авиационного инженера-испытателя).

35. Flight testing for renewal of certificates of airworthiness or permit to fly. -BCAR section B, Sub-Section B3. CAP 554.- Chapter B3-5 Revised 21 November 2003. - p. 1-6

36. Руководство no летной эксплуатации Як-42. M.

37. Наставление по производству полетов в гражданской авиации (НППГА -85). М.:Воздушный транспорт, 1985.-254 с.

38. Летные испытания газотурбинных двигателей самолетов и вертолетов / Г.П. Долголенко, М.Д. Романов, В.В. Гатин и др.; под ред. Г.П. Долго-ленко. М.: Машиностроение, 1983. - 111 с.

39. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. В 2-х кн. Пер. с англ.- 2-е изд., перераб. и доп. М.: Финансы и статистика, 1986. Кн.1.-366 е.; 1987. Кн.2,-351 с.

40. Руководство по летной эксплуатации Ил-96-300. М., 1988. - 361 с.

41. Руководство по летной эксплуатации самолета Як-40. -Мин. трансп. России, Департамент возд. трансп. -М.: Воздушный транспорт, 1995. 530 с.

42. Международная организация гражданской авиации (ИКАО) «Руководство по организации работ в области летной годности воздушных судов. Doc 9389-AN/919»

43. Kraemer, Н.С., & Thiemann S. (1987). How many subjects? Statistical power analysis in research/ Newbury park, CA: Sage.

44. Wilkinson, L., & Task Force on Statistical Inference, АРА Board of Scientific Affairs. (1999). Statistical methods in psychology journals: Guidelines and Explanations. American Psychologist, 54, 594-604.

45. Wolins, L. (1982). Research mistakes in the social and behavioral sciences. Ames: Iowa State University Press.

46. Cohen, J. (1988). Statistical power analysis for behavioral sciences (2nd ed.). Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall.

47. Cohen, J. (1992). A power primer. Psychological Bulletin, 112, 155-159.

48. Aron, A., & Aron, E.N. (1999). Statistics for psychology (2nd ed.). Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall.

49. Green, S.B. (1991). How many subjects does it take to do a regression analysis? Multivariate Behavioral Research, 26, 499-510.

50. Harris, R.J. (1985). A primer of multivariate statistics (2nd ed.). New York: Academic Press.

51. Cohen, J., & Cohen, P. (1975). Applied multiple regression/correlation analysis for the behavioral sciences. Hillsdale, NJ: Erlbaum.

52. Федеральные авиационные правила «Экземпляр воздушного судна. Требования и процедуры сертификации», -утв. приказом Мин. транспорта РФ 16.05.03 г.- № 132.- зарег. Мин. юстиции РФ 06.07.03 . per. № 4653.

53. Богославский Л.Е., Шифрин М.Н. Практическая аэродинамика самолета Як-40. М.: Машиностроение. - 1077. - 96 с.

54. ГОСТ 4401-81. Атмосфера стандартная. Параметры. - Введ.01.07.1982.- 179 с.

55. Громов М.С., Шапкин B.C. Проблемы поддержания летной годности воздушных судов// Научный вестник МГТУ ГА. Серия: «Аэромеханика, прочность, поддержание летной годности».-2004. - Вып.73 (2).- с.5-9.

56. Руководство по летной эксплуатации самолета Ан-24 (Ан-24РВ). -Мин. трансп. России, Департамент возд. трансп. -М.: Воздушный транспорт, 1995.-635 с.

57. Дмитриева С.В., Масленникова Г.Е. Методика и результаты оценки характеристик продольной устойчивости самолета Як-42 // Научный вестник МГТУ ГА. Серия: «Аэромеханика и прочность».- 2007. — Вып. №119.-с. 13-17.

58. Дмитриева С.В., Масленникова Г.Е. Анализ влияния нивелировочных данных самолетов Ан-24 на изменение летно-технических характеристик // Сборник научных трудов ГосНИИ ГА. — 2003. Юбилейный выпуск №1. - с. 114-120.

59. Арепьев К.А., Дмитриева С.В., Озол И.А. Общие принципы системы оценки JITX // Сборник научных трудов ГосНИИ ГА. 2008. — Вып. №310.- с.139-143,

60. Дмитриева С.В. Методика анализа результатов оценки основных летных характеристик воздушных судов в процессе эксплуатации. // 3-я научно-практическая конференция «Накопители полетных данных». 20-21 мая 2008 г.: Тезисы докладов. Курск.:, 2008. - С. .

61. Пустыльник Е.И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений. М.: Наука, 1968. 288 с.

62. Берк К., Кэйри П. Анализ данных с помощью Microsoft Excel. -С.П.:Издательский дом "Вильяме". 2004. - 560 с.

63. Боярский Г.Н., Горяшко С.А. Математическое моделирование в задачах летной эксплуатации воздушных судов. Киев: Знание, 1985. - 16 с.

64. Брандт 3. Статистические методы анализа наблюдений. М.: Мир. -1975. - 482 с.

65. Исследование авиационной техники с помощью ЭВМ, Сборник статей под редакц. С.М.Белоцерковского. ВВИА, 1981, вып. 1310

66. Хьюстон А. Дисперсионный анализ. Пер. с англ. А.Г. Кругликова. М.: Статистика, 1971.-88с.

67. Лемешко Б.Ю., Денисов В.И., Постовалов С.Н. Прикладная статистика. Правила проверки согласия опытного распределения с теоретическим. Методические рекомендации. Часть I. Критерии типа хи-квадрат. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1998. - с. 126

68. Леонов В.В., Фирсанов В.А., Верховская И.М. К задаче оценивания аппроксимирующей зависимости.- Заводская лаборатория.- 1983. №3. -М.: Металлургия

69. ГОСТ 11.006-78 (СТСЭВ 1190-78) Прикладная статистика: Правила проверки согласия опытного распределения с теоретическим. М.: Изд-во стандартов. 1978. -37 с.

70. Масленникова Г.Е. Контроль основных летных характеристик ВС для поддержания летной годности // Поддержание летной годности — основа безопасной эксплуатации воздушных судов. М. - 2002. - с. 233-242.

71. Авиационный турбовинтовой двигатель АИ-24 2-ой серии. Инструкция по эксплуатации и техническому обслуживанию. М.: Машиностроение. - 1977.-279 с.

72. Авиационный турбовинтовой двигатель АИ-24Т. Инструкция по эксплуатации Отв. Редактор А.Ф.Рябов. М.: Машиностроение. - 1971. - 282 с.

73. Никулин М.С. Критерий хи-квадрат для непрерывных распределений с параметрами сдвига и масштаба // Теория вероятностей и ее применение.- 1973. Т. XVIII. № 3. С. 583-591.

74. Рао. С.Р. Линейные статистические методы и их применения. М.: Наука, 1968. - 548 с.

75. Никулин М.С. О критерии хи-квадрат для непрерывных распределений // Теория вероятностей и ее применение. 1973. Т. XVIII. № 3. С.675-676.

76. Лигум Т.И., Скрипниченко С.Ю., Чульский Л.А., Шишмарев А.В., Юрский С.И. Аэродинамика самолета Ту-154. -М.: Транспорт, 1977. 304 с.

77. Алексахин С.В. и др. Прикладной статистический анализ данных. Теория. Компьютерная обработка. Области применения. В 2-х кн.-М.:Приор, 2000.-688 с.

78. Хан Г., Шапиро С. Статистические модели в инженерных задачах. М.: Мир, 1969. 397с.

79. Хальд А. Математическая статистика с техническими приложениями / Пер. с англ.— М.: Изд-во иностр. лит., 1956.- 395 с.

80. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы обработки данных. Пер. с англ. Под ред. канд. техн. наук Э. К. Лецкого. М.: Мир, 1980. 510 с.

81. Агамиров Л.В. Методы статистического анализа механических испыта-. ний. М.: Интермет Инжиниринг, 2004. 128 с.

82. Митропольский А.К. Техника статистических вычислений. М.: Наука, 1971.-576 с.

83. Программа летных испытаний самолетов Ан-24 (Ан-24РВ) и Ан-26 (Ан-26Б) после капитального ремонта: утв. Департамент. ПЛГВСиТРГА 14.12.2000: введена в' действие с 01.01.2001 директ. Письмом от 14.12.2000 №24.9-30ГА//М-во транспорта РФ. М., 2000. - 38 с.

84. Демиденко Е.З. Линейная и нелинейная регрессия. М.: Финансы и статистика, 1981.-302 с.