автореферат диссертации по транспорту, 05.22.14, диссертация на тему:Применение теоретических методов и математического моделирования для решения прикладных задач взлета и посадки ВС с учетом эксплуатационных особенностей

Жучков Михаил Юрьевич р Г Б од

"Применение теоретических методов и математического моделирования для решения прикладных задач взлета и посадки ВС с учетом эксплуатационных особенностей"

Специальность 05.22.14 -Эксплуатация воздушного транспорта

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва — 2000 г.

_и_

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете гражданской авиации.

Научный руководитель:

доктор технических наук,

профессор Ципенко Владимир Григорьевич.

О¿идеальные оппоненты:

доктор технических наук,

профессор Сакач Радий Владимирович;

кандидат технических наук

Рисухин Владимир Николаевич.

Ведущая организация - ГОСНИИГА.

Защита диссертации состоится 200_С?года

в ^ на заседании диссертационного совета Д 072.05.01 в Московском государственном техническом университете гражданской авиации по адресу: 125838, г.Москва, Кронштадский бульвар, д. 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУГА.

Заверенный отзыв просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Ученый секретарь диссе]

Автореферат разослан

2000 года.

д.т.н., прс

С.К.Камзолов.

О

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Основной задачей гражданской авиации (ГА) России, как части транспортной системы страны, является надежное и регулярное выполнение потребного объёма перевозок. Выполнение поставленной задачи требует максимальной экономической эффективности лётной эксплуатации (ЛЭ) при высоком уровне безопасности полетов (БП) воздушных судов (ВС)

Актуальными задачами математического моделирования динамики V полета ВС являются: подтверждение соответствия ВС Нормам летной годности (НЛГС); определение области предельных эксплуатационных ограничений; совершенствование Руководств по летной эксплуатации (РЛЭ); анализ экстремальных ситуаций, которые не могут быть реализованы в летных испытаниях (ЛИ) по условиям безопасности или из-за крайне редкой повторяемости некоторых атмосферных явлений.

Очень важной проблемой в авиации по-прежнему остается проблема повышения эффективности ЛЭ и уровня БП ВС на этапах взлета и посадкил являющихся наиболее сложными и потенциально-опасными режимами полета. Для ее решения в части динамики полета, необходимо учитывать: значительное влияние внешних атмосферных условий; отличные от используемых в течение «сего остального полета методы пилотирования, требующие большой точности и четкости действий экипажа; возможные отказы авиационной техники (АТ) и т.д.

Необходимость решения указанных и многих других задач делает проблему исследования движения ВС на режимах взлета и посадки в нормальных н особых условиях полета весьма актуальной. Именно поэтому вполне оправданным является большой объем проводимых в нашей стране и за рубежом исследований, направленных на повышение эффективности ЛЭ и уровня БП ВС на этапах взлета и посадки

Основными направлениями исследований указанной проблемы в настоящее время являются летный эксперимент и математические средства, включающие аналитические методы, моделирование на ЭВМ и пилотажных стендах. Хотя теоретические основы построения и применения математического моделирования движения ВС сейчас все еще находятся в стадии разработки и становления, тем не менее, как показывает практика, математическое моделирование полета самолета является наиболее перспективным методом предварительного определения его характеристик (как дислретных, так и статистико-вероятностных) до начала ЛИ, в процессе их проведения и по окончании испытаний для распространения полученных в

Д1

1

результате испытаний данных на весь объем ожидаемых условий эксплуатации.

В последние годы во многих авиационных организациях разработаны, с теми или иными допущениями, более полные математические модели (ММ) жесткого самолета, которые позволяют уже сегодня проводить внедрение ^ комплексного цикла исследований на ЭВМ в практику ЛИ^

К настоящему времени уже опубликовано достаточно много материалов, посвященных решению частных задач движения ВС в нормальных условиях взлета и посадки, но совсем мало материалов, касающихся особых случаев при взлете и посадке, в частности, вопросов инженерного обеспечения БП, связанных с анализом отказов двигателей и систем, влиянием внешней среды и ошибочными действиями экипажа. Отсутствие на сегодняшний день надежных результатов по данным вопросам во многом объясняется недостаточным использованием при математическом моделировании движения ВС современных теоретических методов анализа и синтеза особых условий полета и статистических методов планирования численных экспериментов, что значительно затрудняет интерпретацию результатов проведенных исследований.

Существующие методы исследования повышения эффективности ЛЭ и уровня БП ВС в особых случаях взлета и посадки не позволяют в полной мере реализовать все преимущества математического моделирования движения самолёта и требуют их совершенствования. В предлагаемой диссертационной работе решена проблема повышения эффективности ЛЭ и уровня БП ВС в нормальных и особых случаях взлета и посадки за счет использования математического моделирования движения ВС, применения современных теоретических методов исследования особых случаев полета с целью разработки на этой основе рекомендаций по совершенствованию техники пилотирования.

Решение указанной проблемы позволяет существенно расширить и углубить уровень изучения динамических свойств ВС в сложных условиях эксплуатации при возможности уменьшения объема ЛИ, а также выдавать до проведения ЛИ рекомендации по обеспечению безопасности и регулярности полетов, расширению летных ограничений и делать заключения по соответствию нормам летной годности гражданских транспортных самолетов.

Диссертационная работа базируется на материалах теоретических исследований, выполненных автором в Московском государственном техническом университете гражданской авиации (МГТУ ГА) в период 19931999 гг

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

Дтсслргаикя км соясжанмв учлиоя с.

2

Цель работы и задачи исследовании. Цель работы - внедрение в систему математического моделирования движения ВС современных математических методов решения задач большой размерности для получения более широкой и надежной информации о полетах ВС в особых случаях взлета и посадки и повышения их качества путем эффективного использования ЭВМ н современных математических методов при уменьшении объема ЛИ, что приводит к экономии финансовых и людских ресурсов.

Главными задачами работы являлись'

+ применение и анализ общей системы математического моделирования движения ВС на этапах взлета и посадки,

+ реализация в системе математического моделирования современных теоретических методов и алгоритмов на основе методов планирования эксперимента и теории катастроф для решения задач большой размерности, оценки эффективности ЛЭ и уровня БП ВС,

+ обоснование и разработка методов оценки адекватности математического моделирования движения ВС на взлете и посадке;

■> исследование с помощью системы математического моделирования особых случаев полета ВС на этапах взлета и посадки для совершенствования РЛЭ;

+ разработка рекомендаций и предложений по обеспечению безопасной ЛЭ ВС в особых случаях взлета и посадки.

Основная идеи диссертационной работы состоит в том, чтобы в основу разработки рекомендаций по обеспечению БП ВС в особых случаях взлета и посадки положить математические средства, как наиболее дешевые и доступные, а дорогостоящие летные эксперименты использовать лишь для уточнения и контроля расчетных результатов, подтверждения их достоверности и точности.

Методы исследования. В работе использован комплексный подход исследования, включающий методы численных решений дифференциальных уравнений, теории функций и функционального анализа, матричной алгебры, теории групп, теории катастроф, вероятностей и математической статистики.

Научная новизна работы состоит в

✓ применении методов планирования эксперимента для принципиальной возможности осуществления сложного многофакторного вычислительного эксперимента по определению безопасных условий взлета и посадки,

Джссвртацмж ял сокссая«« ученом стеле*ж жзндня'га гяхничт»» ият*

3

у применении методов теории катастроф к совокупному анализу результатов вычислительных экспериментов по особым случаям взлета и посадки,

✓ применении обоснованных методик оценки адекватности математического моделирования движения ВС в виде готовых алгоритмов оценки точности и достоверности,

✓ определении предельных безопасных границ факторов взлета и посадки ВС в сложных внешних условиях, с учетом отказов систем, расширяющих диапазон ожидаемых условий эксплуатации конкретных типов ВС,

✓ рекомендациях и предложениях к руководящей документации по ЛЭ конкретных типов ВС на этапах взлета и посадки в сложных метеоусловиях

Достоверность результатов исследовании подтверждается:

1- Непосредственным сопоставлением численных расчетов с летным экспериментом на этапах взлета и посадки ■

2 Непротиворечивостью численных расчетов летному эксперименту с помощью статистических критериев типа Пирсона, Аббе и т.д.

3. Критериями устойчивости и управляемости самолета в переходных процессах при фиксированных "дачах" рулей

Положения, выносимые на защиту.

* теоретическое обоснование и рекомендации по применению математического моделирования движения ВС на этапах взлета и посадки для оценки эффективности ЛЭ и уровня БП ВС;

+ методы проверки достоверности и точности результатов математического моделирования;

♦ использование метода оптимального планирования численного эксперимента и алгоритма обработки результатов математического моделирования взлета и посадки ВС. позволяющего существенно сократить затраты времени и средств при постановке сложного численного эксперимента;

+ применение метода теории катастроф для решения задач математического моделирования динамики полета ВС с использованием анализа совокупности особых условий полета с целью выявления и анализа критических ситуаций;

+ обоснование использования теоретической модели состояния взлетно-посадочной полосы (ВПП), различных способов

Дшсеяртаакя яа аонскакмв гчшчоЛ стелем« жаядтвата тахтнчлсхкх наук

4

торможения ВС на скользкой 1ИП1. меюлов определения теоретических минимальных эволютнвных скоростей ВС и манеры их пилотирования на этапах взлета и посадки;

+ результаты теоретических исследований движения ВС в особых случаях взлета и посадки с помощью системы математического моделирования.

Практическая ценность работы состоит в том, что внедренные теоретические методы применительно к системе математического моделирования движения ВС позволяют:

! Исследовать особенности ЛЭ ВС как в нормальных, так и в особых случаях взлета и посадки.

2 Обеспечивать экономию топлива за счет сокращения объема ЛИ.

3. Проводить анализ особых условий эксплуатации ВС на взлете и посадке, которые выходят за рамки разрешенных, с иелью разработки атласа предельных эксплуатационных возможностей самолета.

4. Решать задачи безопасных режимов полета ВС для получения дополнительной информации к существующим РЛЭ и выработки первой редакции новых РЛЭ перспективных ВС, которая будет уточняться результатами ЛИ.

5. Совершенствовать НЛГС как вновь создаваемых ВС, так и находящихся в эксплуатации.

6 Разрабатывать рекомендации и предложения экипажам ВС по выполнению взлета и посадки в различных ожидаемых условиях эасплуатации

Апробация работы Результаты выполненных исследований докладывались и получили положительную оценку на трех международных конференциях (март 1994т, май 1996г., апрель 1999 г.), а также обсуждались на ежегодных отраслевых и вузовских научно-технических конференциях и семинарах.

Публикация По материалам диссертационной работы опубликовано 17 печатных работ в период 1993-1999 гг., полученные результаты отражены в шести отчетах по научно-исследовательской работе МГТУ ГА.

Структура и объем диссертационной работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемых источников, списка сокращений и двух приложений. Основная часть работы изложена на 146 страницах машинописного текста, всего работа содержит 75 рисунков, 19 таблиц и 146 библиографических названий (из них 16 - на иностранных языках), общий объем работы 253 страницы.

Дяссергяикя на сомс хлняе ученой сгеляян хандкдягл технических наук

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели исследований, указаны основные особенности используемого подхода, описывается последовательность изложения результатов выполненных исследований и приведены результаты диссертационной работы.

И ПОСАЛКИ

Проведен анализ статистических данных по влиянию различных факторов и условий на БП ВС при взлете и посадке с точки зрения возможности их учета в системе математического моделирования. Показано, что успешное решение задачи повышения уровня БП ВС может быть достигнуто только при комплексном системном подходе к ней, главным при котором является всесторонний анализ всех возможных факторов и условий, влияющих на БП.

Среди множества факторов, влияющих на БП, выделено пять основных, приводящих к появлению особых ситуаций ВС на этапах взлета и посадки, связанных с авиационными происшествиями АП и предпосылками к ним (ПАП):

■» состояние ВС,

+ состояние внешней среды;

+ профессиональный уровень экипажа;

+ функционирование системы управления воздушным движением;

+ уровень системы технического обслуживавия и ремонта ВС.

С целью упрощения анализа взаимосвязи факторов, вызывающих появление АП (ПАП) на взлете и посадке, без существенного ущерба для общности рассуждений и с использованием общепринятого системного подхода рассмотрения авиационно-транспортной системы (АТС) по схеме "пилот - самолет - окружающая среда" в главе предложено рассматривать вместо перечисленных пяти факторов только следующие три; состояние ВС, состояние внешней среды и действия экипажа, управляющего полетом ВС.

Показано, что эти три компонента, объединяющиеся в инженерное обеспечение БП, являются основным факторами, влияющими на протекание процесса функционирования АТС. Отмечено, что с развитием АТ проблема-БП обновляется и усложняется, поэтому для практики все чаще необходимы

Я1

промежуточные результаты решения этой проблемы - выводы и рекомендации, направленные на повышение БП.

Предлагается исследования по оценке влияния отказов ЛТ, неблагоприятных факторов окружающей среды и действий экипажа на БГ1 ВС производить посредством математического моделирования, как наиболее дешевого и доступного метода.

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОЛЕЛЬ ЛВИЖЕНИЯ ВС НА ЭТАПАХ ВЗЛЕТА И ПОСАЛКИ

В главе проведен сравнительный анализ применяемых ММ полета с учетом отказов АТ, ошибок пилотирования и воздействия на ВС факторов внешней среды В качестве основы для решения поставленных задач в главе 2 выбрана система математического моделирования движения ВС на этапах взлета и посадки, разработанная для исследований обеспечения БП ВС.

Под системой математического моделирования движения ВС понимается набор частных ММ различных типов самолетов, построенных по единому принципу, адекватно отражающих весь диапазон возможных маневров самолетов на этапах взлета и посадки и использующих данные ЛИ и альбомов аэродинамических характеристик самолетов.

ММ движения ВС. позволяющая моделировать его ВПХ, используется в самом общем виде'

= /•'(*, П, 1\ (V, /), />/„ <2

где X - фазовый вектор пространственного движения самолета; Р-конструктивные параметры самолета, влияющие на его поведение, II - вектор управления самолетом, IV - вектор внешних возмущений; I - время.

Наиболее совершенная ММ для исследования взлета н посадки ВС представлена в виде обобщенной блок-схемы на рис. 2.1, полученной в результате исследования возможности унифицировать те или иные блоки

Степень адекватности ММ зависит от достоверности информации о конструктивных параметрах ВС и от ее структуры, которая описывается системой нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений пространственного движения ВС с известными связями, отражающими работу шасси и управление самолетом. Полная математическая модель движения ВС представлена на рис. 2.2.

Используемая система математического моделирования позволила решить поставленные в работе задачи, обеспечивая

+ высокую степень универсальности для различных типов ВС;

ДясСергеи»* на соксхаяяя гчяноИ степе** жяндмда** гвхиячтеяях яяуя

1

ОБОБЩЕННАЯ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ САМОЛЕТА

Рис. 2.1

Л» сс*р<

ПОЛНАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДВИЖЕНИЯ ВС

А

X. 4

\1 м,.

Х = Р{Х, и, Р, IV, О, *>'0

Рис. 2.2

Дмсссртш*« на сомсхлика уитной с*ел«кяг кяидядлта ттхнмчасжжх яауж

9

+ наилучший, с точки зрения быстродействия и точности расчетов, метод численного интегрирования уравнений динамики движения ВС -устойчивый метод предсказания-коррекции, имеющий второй порядок аппроксимации и точности;

■» объединение вместе моделей взлета и посадки ВС в виде одного расчетного модуля.

Предложенная система математического моделировалия движения ВС позволяет установить влияние всех основных факторов (метеорологические условия, состоянче ВПП, отказы систем и двигателей, методы и ошибки пилотирования и т.д.) на поведение самолета в процессе взлета и посадки. Эта ММ движения ВС была создана и разработана в 80-е годы совместными усилиями ученых РКИИГА, РЭЦ ГосНИИ ГА и МИИГА (авторы'. Тогиашвили Л.Г., Бурдуи И.Е., Кубланов М.С.)

}, РАЗРАБОТКА_И ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ МЕТОЛОВ

В ванной главе рассматривается ряд вопросов, непосредственно связанных с математическим моделированием движения ВС в особых случаях полета. Описана модель состояния взлетно-посадочной полосы, произведена оценка точности и достоверности математической модели, ее непротиворечивость экспериментальным данным. Были внедрены метод

оптимального планирования

Зависимость коэффициента трения от скорости

движения по ВПП

У

Рис3 1

численного эксперимента при математическом моделировании взлета и посадки ВС. позволяющий значительно

сократить объем проводимых

вычислении, катастроф.

Сущность заключается Полученные ным путем

и

теории

ММ ВПП в следующем эксперименталь-результаты,

представленные на графике (рис. 3.1), можно использовать в очень ограниченных пределах из-за того, что нет явной зависимости Р. и / от величины коэффициента

Дясстрт*ция на соясяаяят учлион егвпвмж мнлкдаи техмячясяях мауж

10

величины коэффициента сцепления /1п, который изменяется в больших диапазонах на влажной и скользкой ВПП. Поэтому желательно было бы иметь аналитическую зависимость боковых и продольных сил, действующих на колесо, от величины коэффициента сцепления. Используемая в расчетах модель состояния полосы как раз и содержит именно такие зависимости. Рассмотрим эту модель подробнее.

В используемой модели состояние ВПП описывается с помощью коэффициента сцепления р замеренного деселерометром и

скорректированного по скорости движения, величине давления в пневматике и его типу. Поскольку коэффициент сцепления с увеличением скорости движения падает, то в расчетах принята их зависимость в следующем виде:

= ^ {^-0,25 + (1 -^-0,25)■ ехр[- 0,072 (V 1)]}, (3 -0

где - коэффициент сцепления, замеренный деселерометром;

V - линейная скорость движения колеса (м/с).

Вычисление боковой и продольной сил, действующих на колесо при движении, осуществляется с учетом вертикальной силы и логики работы антиюзового автомата торможения:

1\ = /', ' 1\ ,

^ (3.2)

Здесь коэффициенты сцепления боковой и продольной (¿1Т) сил

определяются с помощью модели Бревера.

Коэффициент сцепления боковой силы вычисляется из следующего соотношения:

'и Т» IV

Р- —----в котором >У„ =-=-, (3 ■})

' Р, '

где - 1 -(о/ы„ - относительное проскальзывание колеса;

<и,о>„ - соответственно угловые скорости заторможенного и свободного катящегося колеса; Рп - жесткость бокового скольжения колеса (этот коэффициент ' находится как угол наклона касательной к кривой Р. = /(/?„) снятой для данного типа шин на сухой ВПП, при =0).

Коэффициент сцепления продольной силы находится из выражения

м т77

И'т Тр ... Мтп

Диссертация ил соаенн»« ученом си

п

где , ,

- производная коэффициента трения по проскальзыванию

Тормозной момент определяется давлением, создаваемым гидросистемой тормоза.

Таким образом, предложенные соотношения позволяют рассчитать боковые и продольные силы колес шасси на влажной и скользкой ВПП в зависимости от величины коэффициента сцепления при заданном коэффициенте трения на сухой полосе.

Важное место при использовании системы математического моделирования занимает проверка достоверности и точности построенных базовых ММ различных типов ВС и, в случае необходимости, уточнение их структуры, значений тех или иных параметров

Первоначально предложено осуществлять непосредственное сравнение результатов расчетов, выполненных на основе базовых ММ, с опытными данными, полученными в аналогичных условиях во время полета. Показано, что вся сложность этого способа оценок достоверности и точности ММ движения ВС заключается в переносе полученных результатов на другие режимы полета.

Следующий этап проверки достоверности и точности априорных ММ динамики полета ВС посвящен исследованиям непротиворечивости разработанных моделей экспериментальным данным на основе теории проверки статистических гипотез с помощью критериев Пирсона и Аббе. Поскольку экспериментальные кривые или экспериментальные точки всегда содержат случайные ошибки измерений, которые приводят к разбросу экспериментальных данных, то перед сравнением экспериментальных данных и теоретических кривых, в целях исключения случайных ошибок, проводится сглаживание экспериментальных данных. Исследованиями установлено, что в данном случае наиболее подходящим является метод наименьших квадратов (МНК) с использованием полиномов Чебышева.

Если экспериментальные данные заданы таблицей

X, X. ... X

(3.5)

У, У,-У.,

то в качестве сглаживающей функции в работе принята линейная комбинация полиномов

/(х,о,,а,,...а,) = аЛ(х) + ...а„р„(х), (3.6)

где т<п; <ро(х) = 1,0; <р:(х)а; (рг(х) х'+рх + у; ...

Следуя МНК, коэффициенты а, находятся из системы линейных уравнений, построенных по таблице (3.5). С помощью статистических

Дмосяртяаяя ял соясяляяя учшяой стаоаяк жляпяяятя ттхямчлехях жхгж

12

критериев приведена проверка согласия теоретической зависимости (3 6) и экспериментальных данных (3.5).

На следующем этапе исследований в работе обоснована достоверность и точность ММ движения ВС на переходных процессах в сравнении с ЛИ при фиксированных "дачах" рулей. В данном случае исключались ошибки в моделях пилота и оценивались только собственные свойства самолета по критериям его устойчивости и управляемости.

При постановке численного эксперимента сокращение времени и средств на его проведение имеет особое значение. В главе описывается современный метод планирования численного эксперимента, направленный на выявление механизма явлений.

Для представления результатов эксперимента в компактной форме, удобной для дальнейших численного и аналитического исследований, а также для оптимального использования пространства независимых переменных, зависимость результата эксперимента у от независимых переменных х¡, х2, х„ представляется в виде

У ^¿¡(х,, х2. ... х„)*а2/'2(х,, х2, ... х„) > ...+а,/„(х,, х2, ■■■ х„) (3 7)

В работе выбраны две возможные полиномиальные зависимости/от у~ао ^й/Х/ к.. +а„хп

а0 < а,х, *... *а„х„ ' а„. ,дг,.г, • а„.2х2х2*... +а2„х,^„,а2„, ,Х/Х2,

■••■■'«л.л.

где*^2*"^-..

(3.8)

Неизвестные коэффициенты а, находятся из уравнений МНК, записанных в матричной форме

А = С ■ !■" У, (3.9)

где С = (/•"■]•) - дисперсионная матрица, в которой матрица Р* -транспонированная к матрице исходных данных Я"; У, А - столбцы результатов наблюдений и неизвестных коэффициентов. При известной дисперсии ошибок наблюдений а2 матрица ковариаций искомых коэффициентов

Соу(А) = О;С, (З.Ю)

а при неизвестной дисперсии с2 для ее оценки в работе используется остаточная сумма квадратов

ДнсслртяаНя ял сояскляя» учено* сг«пен« хлндядлтл тахннчлскях и*уж

13

имеющая 3 Ы-К-1 степеней свободы. Тогда оценка для а1 будет .V 9. что позволяет вместе с (3.10) указать доверительные интервалы для неизвестных коэффициентов

В соответствии с изложенным алгоритмом была составлена программа для ЭВМ для нахождения коэффициентов ау,...,а1 в линейной и квадратичной моделях для любого количества независимых переменных х,. Блок-схема такой программы для обработки результатов экспериментов представлена на рис. 3.2.

В главе рассмотрен вопрос об оптимальном объеме выборки (3.5) в зависимости от констант С/ и С^, определяющих соответственно стоимость отдельного опыта и удельные потери от неточного знания коэффициентов.

Получено, что

С2(К-\)Р~ С,

ЛГ =

где I) - определитель дисперсионной матицы (3 9), а К определено в (3.8)

В результате анализа современных теоретических методов исследований в работе показана возможность применения методов теории катастроф к совокупному анализу особых случаев взлета и посадки ВС, сущность которой состоит в следующем.

Для уравнений динамики движения самолета

¿ = ф (x,p,q), (3 4)

где х, р, ¿/-соответственно вектора обобщенных координат, управляемых и неуправляемых параметров, проведено исследование возможных типов решений, проверена структурная их устойчивость вблизи особых точек и переход различиях типов решений друг в друга при изменении управляющих параметров

Если х„- стационарное решение, то уравнения движения ВС (3.11) в течке х = х„+дг (локальный характер поведения решений системы) имеют вид

лх. =£Л//дх.+о(|д4 (3.12)

j

BF

где М; =—L(xa,p„,q„). ох,

Показано, что устойчивость no A.M. Ляпунову решения х0 определяется приведением матрицы М в (3.12) к жордановой форме.

Ш Жучков М.Ю.

БЛОК-СХЕМА программы для вычисления линейной и квадратичной регрессии

ИСХОДНЫЕ ПАНИНЕ

ТЯК^тчисло опытов а одной точке плана .-ет.-т* «исло точек плана

: мисдо неизвестных коэффициентов в уравнении регрессии -.Координаты узлов ре^льтаты N опытов

1 г

--усреднение-результатов опытов в каждой .точке

; ■ Решение уравнения р*В-а'*С

1

разностей 1 (М-1, N1 ;'' между теоретическими и *^Уссл&риМентальными эна чениями

Рус 3.2

В работе коэффициенты матрицы М подбираются не исходя, как это обычно принято, из разложения в ряд Тейлора правых частей уравнений движения (3.11), а основываясь непосредственно на данных экспериментов с применением метода планирования численного эксперимента.

Таким образом, в результате применения теории катастроф разработан метод определения характера критической точки и поведения решения в ее окрестности, позволяющий выявлять критические ситуации и определять области качественно различных режимов состояний и свойств ВС в особых случаях полета.

Описанные и нашедшие свое применение в главе современные теоретические методы и алгоритмы использованы при решении задач движения ВС в особых случаях взлета и посадки с помощью численного моделирования.

В данной главе приведены основные результаты решения наиболее важных прикладных задач особых случаев взлета и посадки ВС в сложных метеоусловиях и при отказах двигателей и систем, а также даны практические рекомендации и предложения по обеспечению БП и возможному расширению летных ограничений Выбор конкретных задач определялся реальными потребностями в моделировании полетных ситуаций, возникавших в ГА.

В качестве объектов исследования движения ВС в особых случаях взлета и посадки приняты самолеты Ил-86, Ил-96-300 и Ил-96Т. С помощью выбранной системы математического моделирования движения ВС проведена широкая серия численных экспериментов с целью расширения условий эксплуатации ВС на этапах взлета и посадки в сложных метеоусловиях.

Результаты численных расчетов движения ВС в особых случаях взлета и посадки показывают, что имеется реальная возможность расширения области эксплуатации ВС в сторону пониженных коэффициентов сцепления и больших, чем указанные в РЛЭ, значений боковой составляющей скорости ветра.

С помощью методов теории планирования численного эксперимента по результатам математического моделирования получены диаграммы предельных значений скорости бокового ветра и коэффициента сцепления колес шасси с ВПП для различных типов ВС на этапах взлета и посадки. Разработанная методика позволяет уточнить область безопасных значений совокупности факторов, осложняющих условия эксплуатации, и тем самым

Д1

16

оценить возможность расширения границы ожидаемых условии эксплуатации ВС ГА.

На основании результатов вычислительных экспериментов был проведен анализ особенностей эксплуатации самолета Ил-96Т на взлете с одним отказавшим двигателем.

Только для исследования продолженного взлета следовало бы провести расчеты траекторий, по меньшей мере, для 1750 случаев. Однако применение методов планирования эксперимента, изложенных в третьей главе, позволило сократить объем до 200 траекторий, охватывающих случаи нормального, прерванного и продолженного взлетов.

Основную сложность в управлении на продолженном и прерванном взлетах представляет удержание самолета Ил-96Т после отказа двигателя в пределах ширины ВГ1П.

Таким образом, результаты расчетов с помощью математической модели самолета Ил-96Т показали, что предпочтительным при отказе крайнего двигателя в условиях бокового ветра является продолжение взлета.

Для определения длины пробега и разбега на ВПП, характеризуемой определенным коэффициентом сцепления, на основании модели Бревера предложена методика расчёта, учитывающая заданный коэффициент сцепления С помощью этой методики определяются продольная и боковая силы, действующие на самолёт, движущийся по ВПП.

В случае когда самолёт движется по ВПП, покрытой толстым слоем воды, грязи или слякоти, указанная методика не может быть применена по следующей причине. При качении колеса по поверхности, покрытой слоем жидкости (а осадки с толщиной слоя более 3 мм. можно трактовать как слой жидкости с различной плотностью), перед ним образуется волна, в которой образуется повышенное гидродинамическое давление.

Это

ОСОБЕННОСТИ ПОСАДКИ ВС НА ВПП ПОКРЫТУЮ СЛОЕМ ОСАДКОВ (САМОЛЕТ ИЛ-86 И ИЛ-96-300)

Рис. 4_1

давление создаёт на колесе силу, действующую пол некоторым углом к поверхности ВПП. Величина силы зависит от толщины слоя и плотности жидкости. С ростом скорости эта сила растёт.

На рис. 4.1 изображена схема сил, действующих на колесо

Дяса.

17

при движении по ВПП, покрытой слоем осадков.

Были проведены исследования влияния различных способов торможения на длинну пробега на примере самолета Ил-86.

С помощью математического моделирования прерванных и продолженных взлетов ВС на скользкой ВПП (^„=0,3) при различной температуре атмосферы получены для самолета Ил-86 дистанции прерванного и продолженного взлета с максимальной взлетной массой при отказе критического двигателя. Располагая возможностью использования внедренных математических методов оказалось возможным выявить, что уменьшение скорости принятия решения без изменения и может обеспечить на скользкой ВПП требуемую дистанцию прерванного взлета в пределах располагаемой на аэродромах класса А

Минимальные эволютивные скорости, определение которых дается в НЛГС, не являются предметом изложения в РЛЭ ВС. Поэтому в настоящей работе проведен полный цикл определения значений указанных скоростей взлета и посадки с помощью вычислительного эксперимента на СММ. Анализ динамики полета самолета вблизи минимальных эволютивных скоростей позволяет более детально изучить особенности самолета. Исследования проводились на примере самолета Ил-96Т.

На основе вычислительного эксперимента проведен анализ применимости различных видов оператора Ьй имитирующего действия пилота (манеры

пилотирования) на пробеге по ВПП самолёта Ил-96-300 с одним отказавшим двигателем при боковом ветре.

При исследовании динамики самолета с помощью пакета программ моделирования полёта отклонения органов управления определялись линейным дифференциальным оператором:

последующем шаге вмешательства в градусах), ЛI - шаг вмешательства (изменения 5Р) по времени (с), к, - коэффициенты усиления линейной модели, х, - параметры отслеживаемые при выборе управления.

В данном разделе приводится анализ применимости различных видов оператора (4.1), имитирующего действия пилота (манеры пилотирования) на пробеге по ВПП самолёта Ил-96-300 с одним отказавшим двигателем при боковом ветре.

(4.1)

где

- отклонение органов управления (др- на предыдущем, 3"

- на

Яяасяртяцхя ня соясхяяяя уяшяоя с*»п»яя хяияядягя гтхшяылахях кяук

18

Ч- = -0,07 • г + 0,5 • + 0.5 ■ =-0,07-г+ 0,5-/,

(4 2)

(4.3)

(4.4)

= -0,07 ■ 2 + 0,5 • у/ + 0,5 ■ ((/,

где г - боковое отклонение от оси ВПП (метры),

- угол пути при движении самолёта по ВПП (градусы), у/ - угловая скорость рыскания самолёта (град/сек).

Па основании по веденных расчетов был сделан вывод, что для исследования движения самолёта на пробеге с помощью математической модели целесообразно использовать линейный оператор управления (4.4), учитывающий боковое отклонение, угол рыскания и угловую скорость рыскания как наиболее вероятный относительно действий пилота, отслеживающего только ограниченное количество меняющихся параметров.

С помощью подобранного вида модели манеры пилотирования (4.4) проведены вычислительные эксперименты по определению условий посадки самолёта Ил-96-300 при одновременном воздействии на этапе пробега трех усложняющих факторов: ВПП с пониженным коэффициентом сцепления, бокового ветра и отказа реверса одного двигателя. Результаты вычислительных экспериментов дают возможность сделать вывод о том, что при безошибочном управлении самолетом - удержать самолет от бокового выкатывания можно и при худших условиях, чем указано в РЛЭ.

Поставленная задача научно-обоснованного определения возможностей расширения летных ограничений движения ВС в особых случаях взлета и посадки потребовала проведения специальных исследований и анализа критических ситуации полета с помощью методов теории катастроф и математического моделирования.

Для динамической системы общего вида (3.7) проведено исследование критических точек по всему пространству координат и параметров с учетом взаимодействия всех факторов. На секущей поверхности динамической системы в этом случае . построено множество М допустимых начальных условий, граница дМ которого составлена из гиперповерхностей П (рис. 4 2).

С помощью выделения пар основных факторов (например, составляющая скорость бокового ветра и коэффициент сцепления колес шасси с ВПП, градиент сдвига ветра и высота, до которой присутствует сдвиг ветра и т.д.) множество допустимых начальных условий М задано диаграммой предельных значений выбранной пары исследуемых параметров, т.е. границей области О-МпЛ, где л - плоскость, в которой меняется данная пара факторов. Полученные в работе диаграммы предельных значений

ЛI

19

Расположение граничных поверхностей области допустимых значений поверхности

Область допустимых параметров

совокупности параметров для различных типов ВС (рис 4 3) позволили подтвердить вывод о возможности расширения летных ограничений на взлете и посадке самолетов в сложных метеоусловиях и при отказах АТ.

На основе применения методов теории катастроф в главе исследована зависимость отклонения руля направления от скорости порывов ветра и времени запаздывания управления рулем. Показано, что критическая точка этой зависимости имеет вид "сборки", что позволяет проводить анализ критических ситуаций

С помощью теории катастроф проведено также исследование бифуркационного множества динамической системы (3 10) для случаев прерванных и продолженных взлетов самолета Ил-86. Анализ вида этого множества позволил, с

Рис 4.2

Диаграмма предельных значений метеоусловий

15

ю

/ 2/ / /У'

У и*

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

| I »и- огрлюпенже во РЛЭ/ яяяет ш аослдха Ту-134: 1-е отказом, 2-без отказов/ 3-млет к посадка Ту-154 с реяереш/ аадвт Ив-86: 4-пр«рваяюА, 5-вродавяпшшЛ.

Ряс. 4.3

одной стороны, выявить такие совокупности значений фазовых координат и параметров динамики полета самолета, при которых нарушается плавное протекание той или иной функции и возможны их скачкообразные изменения, а с другой стороны. определить дополнительные эксплуатационные возможности, проявляющиеся в свободе выбора стратегии действий пилота

Анализ применения теории катастроф и результатов численного моделирования особых случаев взлета и посадки в сложных метеоусловиях показал, что они могут быть использованы в качестве рекомендаций для проведения ЛИ и последующих изменений в РЛЭ ВС.

По результатам проведенных исследований в конце главы разработаны рекомендации и предложения по обеспечению безопасной ЛЭ ВС на взлете и посадке в условиях опасных внешних воздействий среды и при отказах АТ

В ' приложениях приводятся примеры циклограмм модели пилота, некоторые табличные данные результатов математического моделирования, примеры графического представления результатов математического моделирования и документы, подтверждающие внедрение результатов работы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа направлена на решение большой и важной проблемы ГА - повышение эффективности ЛЭ и обеспечение БП ВС на этапах взлета и посадки в части разработки обоснованных рекомендаций в программу ЛИ и РЛЭ ВС, предложений для профессиональной подготовки экипажей ВС по технике пилотирования и экономии финансовых и людских ресурсов за счет сокращения объема ЛИ.

Основные выводы проведенных исследований сформулированы в конце каждой главы диссертации. Общими результатами, полученными в работе, являются следующие1

I. Проведен анализ влияния различных факторов и условий, влияющих на БП ВС на этапах взлета и посадки. Показано, что при исследованиях вопросов повышения эффективности ЛЭ и обеспечения БП ВС на взлете и посадке обязательному рассмотрению и учету подлежат все факторы и условия, связанные с инженерным обеспечением БД ВС (состояние ВС и отказы АТ, состояние внешней среды и действия экипажа при управлении ВС). Это требует большого объема летных испытаний и вычислительного эксперимента, поэтому диктует требование внедрения новых математических методов планирования экспериментов и анализа их результатов.

Диссертация яа соисжаяиа учаноя стят

21

2. Предложена система математического моделирования нормальных и особых случаев взлета и посадки ВС. позволяющая реализовывать сложные ММ транспортных самолетов с высокой степенью точности и достаточной достоверности Описана степень универсальности и унификации примененных базовых ММ движения ВС и используется для их решения устойчивый метод предсказания коррекции, имеющий второй порядок аппроксимации и точности с повышенным быстродействием счета.

3. Показано, что предложенные в работе методы проверки достоверности и точности системы математического моделирования движения ВС могут успешно применяться для оценок непротиворечивости априорных математических моделей движения ВС экспериментальным данным. Рассмотрены различные методы и приведены конкретные примеры расчетов

4. Использован метод оптимального планирования численного эксперимента и алгоритм обработки результатов математического моделирования взлета и посадки ВС, позволяющие существенно сократить затраты времени и средств при анализе влияния эксплуатационных факторов.

5. Развиты методы теории катастроф и разработана методика их применения в системе математического моделирования применительно к задачам особых случаев полета ВС с целью выявления критических ситуаций.

6. Выполнен большой численный эксперимент по решению прикладных задач с помощью используемой системы математического моделирования движения ВС на взлете и посадке в сложных метеоусловиях и при отказах систем с целью определения возможности расширения ожидаемых условий эксплуатации. Показана реальная возможность включения в программу ЛИ исследований движения ВС при пониженных коэффициентах сцепления и больших, чем указанные в РЛЭ, значений боковой составляющей скорости ветра.

7 Предложен эффективный метод оценки влияния сложных метеоусловий на БП ВС. С помощью этого метода, построенного на основе детерминированной ММ взлета и посадки ВС и вероятностных характеристик случайных отказов А'Г, получены диаграммы предельных значений факторов метеоусловий, позволяющие проводить оценки возможности расширения области ожидаемых условий эксплуатации ВС.

Днссяртяиня на соясжанк» ученой сгепаяя кандидата гешжуас!их яаух

22

8 Выявлены дополнительные возможности расширения ожидаемых условий эксплуатации ВС без ухудшения показателей БП Проведен анализ критических ситуаций полета ВС с точки зрения обеспечения БП и возможного расширения эксплуатационных ограничений на основе методов теории катастроф. Определены такие совокупности значений фазовых координат и параметров движения ВС, при которых возможны их качественные перестройки

9 Сформулированы и даны выводы и рекомендации, полученные на основании численного моделирования движения ВС на этапах взлета и посадки в сложных метеоусловиях и при отказах AT.

Полученные в работе решения позволяют значительно расширить фронт работ для повышения информации о поведении ВС в сложных условиях взлета и посадки при сохранении или уменьшении объема ЛИ, а также выдавать рекомендации по обеспечению безопасности и регулярности полетов, расширению летных ограничений и соответствию нормам летной годности гражданских самолетов.

Некоторые результаты исследований были переданы в ГосНИИ ГА, АК им. C.B. Ильюшина, ВАТУ (ВВИА им. НЕ. Жуковского) и летные подразделения ГА для использования в работе, что подтверждается соответствующими актами внедрения.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ A H CCEPTAIJ ИОННОЙ РАБОТЫ

I. Жучков M Ю., Жмуров Б А., Карпиков H В., Усков В.П. Частный способ учета влияния коэффициента подъемной силы на дальность и повышение экономической эффективности летной эксплуатации ВС. - Тезисы МНТК, -N1. МГТУ ГА, 1994 г. - с 36

2 Жучков M Ю , Жмуров Б.А., Карпиков Н.В., Усков В П Возможность и необходимость дозаправки ВС топливом до полного посадочного веса с целью экономии валютных средств. - Тезисы МНТК, - M : МГТУ ГА, 1994 г. - с 36.

3. Жучков М.Ю, Кубланов М.С., Перепелица В И. Моделирование динамики попета самолета Ил-96-ЗОО при заходе на посадку и посадке с заклиненным в полетном положении стабилизатором. - Сборник трудов: «Вопросы повышения уровня летной эксплуатации и безопасности полета воздушных судов.» - М.: МГТУ ГА, 1996г. - с.3-10.

4 Жучков М.Ю., Кубланов M С , Перепелица В.И. Особенности посадки самолета Ил-96-300 с убранными закрылками на горном аэродроме: -

Днссертаакя на сожеяажж* ученож сталеиж каждждата тшхннчлсяях наук

23

Сборник трудов: «Вопросы повышения уровня летной эксплуатации и безопасности полета воздушных судов.» - М . МГТУ ГА, 1996г. - с.29-33

5 Жучков М Ю.. Кубланов М С., Перепелица В.И., Баннов H.A. Разработка программы вычислительных экспериментов для исследования расширения летных ограничений ВС. - Тезисы МНТК, посвященной 25-летию МГТУ ГА. - М : МГТУ ГА, 1996 г. - с. 36.

6 Жучков М.Ю , Кубланов M C., Перепелица В И., Баннов H.A. Разработка предложений и рекомендаций по расширению летных ограничений самолета Ил-96-ЗОО. - Тезисы МНТК, посвященной 25-летию МГТУ ГА -М : МГТУ ГА, 1996 г. - с. 36.

7. Жучков М.Ю., Матковский К.Е., Муратов A.A. Определение границ безопасности посадки самолета Ил-96-300 с одним отказавшим двигателем при посадке с боковым ветром на ВПП с пониженным коэффициентом сцепления. - Сборник трудов: «Вопросы исследования летной эксплуатации ВС в особых ситуациях.» - М.: МГТУ ГА, 1997 г. - с47-50.

8. Жучков М.Ю.. Матковский К.Е. Муратов А.А Моделирование прерванного взлета самолета Ил-96 на скользкой ВПП при сильном боковом ветре. -Сборник трудов: «Вопросы исследования летной эксплуатации ВС в особых ситуациях.» - М.: МГТУ ГА, 1997. - с 50-53.

9. Жучков М.Ю., Полякова И.Ф., Гладышев К.В , Прохоров С А Оценка допустимого рассогласования закрылков самолета Ил-96-300 на параметры полета при снижении. - Сборник трудов: «Особенности расчетов аэродинамических и летно-технических характеристик ВС в усложненных условиях полета». - М.. МГТУ ГА, 1996 г., - с.76-77.

10.Жучков М.Ю , Ципенко В.Г., Зыков А Г Некоторые результаты исследования отказов в системе управления стабилизатором на посадке транспортного самолета. - Сборник трудов: «Вопросы математического моделирования аэродинамики и динамики особых случаев посадки ВС». -М. МГТУ ГА, 1995 г., - с. 12-14

11.Жучков М.Ю., Ципенко В.Г., Матковский К.Е Влияние превышения массы на посадку транспортного самолета с неработающими двигателями. -Сборник трудов' «Вопросы математического моделирования аэродинамики и динамики особых случаев посадки ВС». - М.. МГТУ ГА, 1995 г., с. 14-1 7.

12.Жучков М.Ю., Зыков А.Г., Кубланов М.С., Ципенко A.B. Теория катастроф и ее применение для выявления критических ситуаций движения ВС. -Научный вестник МГТУ ГА № II, серия «Аэромеханика и прочность». -М.: МГТУ ГА, 1998 г., с. 69-73.

13.Жучков М.Ю., Зыков А Г., Рисухин Д В., Ципенко A.B. Основные положения выбора событий при моделировании полетной ситуации

Дяссшргяцяя ял соясяляяв гвеяож степени хамдявлта тшхянчасямх яягж

24

воздушных судов и классификации отказов авиационной техники Научный вестник МГТУ ГА № 1!. серия «Аэромеханика и прочность» -М. МГТУ ГА. 1998 г , с 73-79.

14 Жучков М.Ю., Ковалевский С.А , Полякова И.Ф , Косачевский С Г, Деев В П. Минимальная эволютивная скорость разбега самолета Ил-96Т. -Научный вестник МГТУ ГА № 15, серия «Аэромеханика и прочность». -М : МГТУ ГА, 1999 г., с 103-107

15 Жучков М.Ю , Ковалевский С А., Полякова И Ф , Косачевский С Г., Деев В П Минимальная эволютивная скорость взлета самолета Ил-96Т. -Научный вестник МГТУ ГА № 15, серия «Аэромеханика и прочность». -М.: МГТУ ГА, 1999 г., с. 107-1 11.

16 Жучков МЮ, Гладышев КВ, Косачевский С Г., Николаев АЛ К определению аэродинамических характеристик упругого самолета. -Тезисы докладов на МНТК «Современные научно-технические проблемы гражданской авиации». - М.. МГТУ ГА, 1999 г., с. 76

17 Жучков МЮ, Гладышев К.В., Косачевский СТ., Николаев А.Л Применение методов теории катастроф или анализ особых случаев взлета и посадки воздушных судов - Тезисы докладов на МНТК «Современные научно-технически.. проблемы гражданской авиации». - М.: МГТУ ГА, 1999 г., с. 91-92

ЛР № 020580 от 23.06.97 г. Подписано в печать 7.02.00 г.

Печать офсетная Формат 60X84/16 1,5 уч.-изд.л.

1,39 усл.печ.л. Заказ № 398/23^ Тираж 70 экз.

Московский государственный технический университет ГА Редакционно-издательский отдел 125493 Москва,ул.Пулковская,д.6а

©Московский государственный технический университет ГА

л>

25

3.3.2 Оценка достоверности и точности математического моделирования по критериям устойчивости и управляемости самолета

3.4 Метод оптимального планирования численного эксперимента при математическом моделировании взлета и посадки воздушных судов

3.4.1 Математическая эксперимента теория планирования

3.4.2 Вычисление отклика коэффициентов поверхности

3.4.3 Определение оптимального объема выборки 3.5 Теория катастроф и ее применение для выявления критических ситуации

3.5.1 Математическая формализация понятия структурной устойчивости

3.5.2 Структурная устойчивость решений системы уравнений динамики полета самолета вблизи особых точек

3.5.3 Анализ совокупности особых условий полета самолета для выявления критических ситуаций

3.5.4 Определение границы множества возможных начальных условий методами планирования эксперимента

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

4. РЕШЕНИЕ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ ВЗЛЁТА И ПОСАДКИ ВС В СЛОЖНЫХ д

МЕТЕОУСЛОВИЯХ И РАЗРАБОТКА ПРАКТИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ И ПРЕДЛОЖЕНИЙ

4.1 Вводные замечания. Постановка задачи '

4.2 Выбор и обоснование расчетных случаев вычислительных экспериментов

4.2.1 Порядок оценки степени опасности особых 99 ситуаций дальнемагистральных транспортных самолетов

4.2.2 Содержание перечня расчетных случаев

4.3 Определение минимальных эволютивных скоростей

4.3.1 Минимальная эволютивная скорость разбега

4.3.2 Минимальная эволютивная скорость взлета

4.3.3 Минимальная эволютивная скорость посадки 116 4. 4 Решение прикладных задач особых случаев взлета ВС

4.4.1 Определение критической скорости принятия решения прерванного взлета ВС на мокрых и скользких ВПП

4.4.2 Анализ особенностей летной эксплуатации самолета Ил-96Т по результатам вычислительных экспериментов

• Ш Жучков М.Ю. ^ Соде ржание

4.4.3 Разработка рекомендаций по летной эксплуатации самолета Ил-96Т при отказе двигателей на взлете

4.5 Решение прикладных программ особых случаев посадки транспортных ВС

4.5.1 Особенности посадки самолёта ИЛ-86 на ВПП, покрытую слоем осадков

4.5.2 Влияние на длину пробега различных способов торможения

4.5.3 Анализ моделей пилотирования ВС с одним 178 отказавшим двигателем при посадке с боковым ветром

4.5.3.1 Анализ влияния учета угла пути

4.5.3.2 Анализ влияния учета боковой, скорости

4.5.4 Определение границ безопасной посадки ВС с 183 одним отказавшим двигателем при посадке с боковым ветром на ВПП с пониженным коэффициентом сцепления

4.6 Исследование совокупности особых условий взлета и посадки воздушных судов с целью выявления критических ситуаций

4.6.1 Диаграммы предельных значений метеоусловий

4.6.2 Анализ критических ситуаций полета 193 воздушных судов с помощью методов теории катастроф

4.7 Рекомендации и предложения в руководящую документацию по летной эксплуатации воздушных судов

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

Высокая эффективность и безопасность полета эксплуатационных подразделений гражданской авиации непосредственно зависят от качества самого ВС и пилота, управляющего им. Если говорить о таком типе ВС как самолет, то его качества характеризуются тремя основными летными свойствами устойчивостью, управляемостью и маневренностью (для транспортного самолета маневренность не играет существенную роль), а также существенно зависят от надежной и безотказной работы конструкции, двигателей и систем самолета [17, 16, 40, 120].

В свою очередь, качества пилота определяются его:: теоретической и практической подготовкой, пониманием динамики движения самолета в различных ситуациях и знанием соответствующих инструкций по ЛЭ [26, 37, 38, 60, 65:,'66, 86, 89].

Поскольку вопросы устойчивости, управляемости и НИ для ВС являются важнейшими и тесно связанными между собой, то методы как теоретических, так и экспериментальных исследований обеспечения хороших показателей этих качеств самолетов, относятся к числу достаточно сложных проблем [56, 74, 98]. Все трудности в изучении и иониманшгэтнх проблем вытекают, с одной "стороны, из большого числа параметров. и эксплуатационных ограничений, влияющих на режим полога, а, с другой сюроны, большое число летных и эксплуатационных ограничений, указанные пилоту в инструкции по ЛЭ конкретного типа самолета, определяют предельные режимы полета, пилотирование на которых; требует повышенного внимания. Поэтому 'в некоторых случаях полета из-за ошибок в пилотировании возможно попадание самолета на критические режимы полета, которые могут усугубляться сложными метеоусловиями, ^отказами функциональных систем самолета, влиянием гибких конструкций, которые подвержены значительным деформациям в полете, недостатками эффективности рулевых поверхностей и т.д. Это все приводит к дополнительным трудностям в

Ш Жучков М.Ю. ^ Введение + эксплуатации ВС, к снижению их летно-технических характеристик (ЛТХ) и уровня БП [31, 88, 130, 141, 144].

Наиболее сложными и ответственными с точки зрения обеспечения БП являются режимы взлета, захода на посадку и посадки ВС [70, 71, 74, 94-96], специфика которых обусловлена: существенно нелинейным характером аэродинамических характеристик самолета на больших взлетно-посадочных углах атаки; явным проявлением перекрестных связей продольного и бокового движений самолета; значительным влиянием характеристики, так и самолета; наличием принципиально особых этапов движения самолета (в отличие от обычных полетных) - отрыва и касания, а также участков движения ВС по полосе; большим повышением психофизической нагрузки на экипаж в связи с резким возрастанием объема и сложности задач, которые необходимо решить в течение коротких периодов времени; необходимостью применения особых, отличных от используемых в течение всего остального полета методов пилотирования ВС, требующих большой точности и четкости действий экипажа; значительным влиянием внешних атмосферных условий; существенным эксплуатационным разбросом параметров в рассматриваемых режимах полёта.

Необходимость решения указанных и многих других вопросов делает задачу исследования движения ВС на режимах взлета и посадки в нормальных и особых случаях полета весьма актуальной. Именно поэтому вполне оправданным является большой объем проводимых в нашей стране и за рубежом исследований, направленных на повышение эффективности ЛЭ и уровня БП ВС на этапах взлета и посадки.

Основы методов расчета взлетно-посадочных характеристик (ВПХ) самолетов были заложены еще в классических трудах Н. Е. Жуковского [39] и В. П. Ветчинкина [23]. К числу первых фундаментальных исследований, позволивших глубоко понять и проанализировать физическую картину явлений, происходящих на взлете и посадке самолета, дать научную основу современных

Щ Жучков М.Ю. + Введение •)■ методов расчета динамических характеристик и широкие практические рекомендации по оптимальным приемам пилотирования самолета на этих режимах, необходимо отнести методы и разработки В. С. Пышнова, изложенные в его основополагающих теоретических работах по динамике полета [101]. Большую роль в развитии аналитических и экспериментальных методов изучения ВПХ сыграли труды Б. Т. Горощенко [28] и И. В. Остославского [94-96]. Значительный вклад в дальнейшее развитие методов исследования динамических характеристик самолетов и, в частности, их ВПХ, внесен работами Г. С. Бюшгенса [ 19-21 ] .

Современные методы исследования движения ВС на этапах взлета и посадки базируются на 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 полета. Системное представление достигается построением единой модели изучаемых явлений и системной организацией исследований. Системная организация означает непрерывное планирование и управление разработкой проблемы БП на взлете и посадке ВС с применением современных методов. Системный подход не требует обязательного рассмотрения всех элементов системы на одинаковом уровне, поскольку для практики все чаще необходимы промежуточные результаты решения проблемы- - выводы и рекомендации, направленные на повышение уровня БП.

Основными методами исследований указанной проблемы в настоящее время являются летный эксперимент и математические средства, включающие аналитические методы и моделирование на ЭВМ и пилотажных стендах. Хотя теоретические основы построения и применения математического моделирования движения ВС сейчас все еще находятся в стадии разработки и становления, тем не менее, как уже показывает практика, математическое моделирование полета самолета является наиболее перспективным методом предварительного определения его характеристик (как дискретных, так и статистико-вероятностных) до начала летных испытаний (ЛИ), в процессе их проведения и по окончании испытаний для распространения полученных в результате испытаний данных на весь объем ожидаемых условий эксплуатации [4, 6, 53, 54, 102-109, 112.-115, 118] .

Успешное создание математических моделей (ММ) движения ВС невозможно без хорошо организованного системного анализа методов, развиваемых в базовых науках (аэродинамике, динамике полета, теоретической механике, теории упругости и автоматике) и позволяющих последовательно по времени определять нагрузки, перемещение самолета, его деформации и

Ш Жучков М.Ю. + Введение + отклонения рулей. Однако такой общий подход к проблеме разработки ММ делает ее довольно сложной -и трудно обозримой: поставленная задача имеет большую размерность по количеству параметров ВС, режимов его полета и исходных данных. Тем не менее решение именно такой большой и сложной задачи позволяет иметь достаточную гарантию ее определенной достоверности, которая может быть проверена и уточнена лишь по результатам ЛИ.

В истории построения ММ четко выделяются три этапа их создания, которые последовательно связаны с разработкой ММ жесткого аэроупругого и аэроавтоупругого самолета [109, 115, 128].

Заметен неоспоримый прогресс в развитии методов математического моделирования динамики полета жесткого самолета. Наибольший успех здесь достигнут в связи с вводом новых быстродействующих ЭВМ. В настоящее время во многих авиационных организациях разработаны с теми или иными допущениями более полные ММ жесткого самолета, которые позволяют сегодня проводить внедрение комплексного цикла исследований на ЭВМ в практику ЛИ ВС.

Особое место занимают работы Бурдуна И. Е., Боярского Г. И., Ударцева Е. П., Лазнюка П. С., Страдомского О. Ю., Егорова Г. С., Фицнера Л. К., Савина В. С., Моисеева Е. М., Сушко В. В., Ломовского В. "В., Ермакова В. В., Супруна В. М., Пухова В. В., Леонова В. А., Сурина В. П., Пуминовой Г. С., Матвеева Ю. И., Опара А. С., Юша Н. Ф., Кулифеева Ю. Б., Морозова В. И., Брагазина В. Ф., Феногенова Д. А., Шишмарева А. В., Бина Г. Е. и других отечественных и зарубежных ученых.

Характерным для большинства этих работ [ 10, 1 1, 34-36, 79-81, 1 16, 121, 126-128] являются, как отмечалось выше, трудности замыкания общих уравнений движения ВС, которые преодолеваются путем задания законов управления и дополнительных соотношений, полученных из эксперимента. Это оставляет проблему создания адекватных ММ движения самолета по-прежнему открытой и одной из основных [13, 24] .

В последнее время появился целый ряд глубоких научных исследований, посвященных разработкам аэроупругой и аэроавтоупругой моделей самолета. Теоретические и экспериментальные методы исследования указанных моделей весьма сложны, поскольку они требуют для успешного решения проблемы вполне согласованного взаимодействия различных специалистов и выдачи ими исходных данных. Более того, задача значительно усложняется, когда делаются попытки учесть влияния нестационарности обтекания в уравнениях аэроупругости самолета и дополнить их моделями рулевого привода и датчиков.

Ш Жучков М.Ю. + Введение +

Теории статической аэроупругости и ее практическому применению посвящена обширная литература. Большой вклад в ее развитие внесли Белоцерковский С. М., Ништ М. И., Кашин Г. М., Протопопов В. И., Муравьев Г. Г., Васин И. С., Смирнов А. И., Новицкий В. В., Бисилингкофф Р. JI., Эшли X., Холфмэн Р. JIФын Я. Ц., Фершинг Г., Kussner Н. G., Possio С., Watkins С. Е., Landahl М. Т, Ashlev Н., Lashka В., Kaiman Т. Р и многие другие исследователи. Наиболее обобщающими работами в этом направлении являются монографии [ 12, 14, 55, 76, 123, 128] .

Вместе с тем, при использовании полных аэроупругих и аэроавтоупругих моделей возникает ряд затруднений и, в первую очередь, сложности их реализации на ЭВМ. Поэтому при исследовании только движения ВС, его устойчивости и управляемости в нормальных и особых случаях полета вряд ли целесообразно использовать громоздкие аэроупругие и аэроавтоупругие модели. В этой случае лучше воспользоваться упрощенными моделями, учитывающими аэроупругость конструкции ВС путем введения соответствующих поправок в управлении движения и использовать их в инженерной практике [7, 12, 22, 118, 128] .

К настоящему времени уже опубликовано достаточно много материалов, посвященных решению частных задач движения ВС в нормальных условиях взлета и посадки [102, 196, 109, 1 14] . Но особого внимания требуют материалы, касающиеся особых случаев при взлете и посадке, в частности, вопросов инженерного обеспечения БП, связанных с анализом отказов двигателей и систем, влиянием внешней среды и ошибочными действиями экипажа [1 1, 35, 53, 54]. Отсутствие на сегодняшний день надежных результатов по данным вопросам во многом объясняется недостаточным использованием при математическом моделировании движения ВС современных теоретических методов анализа и синтеза особых условий полета и статистических методов планирования численных экспериментов, что значительно затрудняет интерпретацию результатов проведенных исследований.

В этих условиях трудно выделить среди множества факторов определяющие, а среди большого объема противоречивых данных достоверные.

Подводя итоги анализа недостатков существующих методов исследования повышения эффективности ЛЭ и уровня -БП ВС в особых случаях взлета и посадки, можно заключить, что они не позволяют в полной мере реализовать все преимущества математического моделирования движения самолёта и требуют их совершенствования, что и нашло отражение в рассматриваемой диссертационной работе. Таким образом, в предлагаемой работе решается имеющая важное в ГА

Ш Жучков М.Ю. + Введение значение проблема повышения эффективности ЛЭ и уровня БП ВС в нормальных и особых случаях взлета и посадки за счет использования математического моделирования движения ВС, создания новых и применения современных теоретических методов исследования особых случаев полета с целью разработки на этой основе рекомендаций по совершенствованию техники пилотирования.

Решение указанной проблемы позволяет существенно расширить и углубить уровень изучения динамических свойств ВС в сложных условиях взлета и посадки при сохранении или уменьшении объема ЛИ, а также выдавать до проведения ЛИ рекомендации по обеспечению безопасности и регулярности полетов, расширению летных ограничений и делать заключения по соответствию нормам летной годности гражданских транспортных самолетов (НЛГС).

Диссертационная работа базируется на материалах теоретических и экспериментальных исследований, выполненных автором в Московском Государственном Техническом Университете гражданской авиации (МГТУ ГА) в период 1993-1998 гг.

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

Цель работы и задачи исследования. Цель работы - внедрение в систему математического моделирования движения ВС современных математических методов решения задач большой размерности для получения более широкой и надежной информации о полетах ВС в особых случаях взлета и посадки и повышения их качества путем эффективного использования ЭВМ и современных математических методов при уменьшении объема ЛИ, что приводит к экономии финансовых и людских ресурсов.

Главными задачами работы являлись: применение и анализ общей системы математического моделирования движения ВС на этапах взлета и посадки; реализация в системе математического моделирования современных теоретических методов и алгоритмов на основе методов планирования эксперимента и теории катастроф для решения задач большой размерности, оценки эффективности ЛЭ и уровня БП ВС; обоснование и разработка методов оценки адекватности математического моделирования движения ВС на взлете и посадке;

Ш Жучков М.Ю. + Введение исследование с помощью системы математического моделирования особых случаев полета ВС на этапах взлета и посадки для совершенствования РЛЭ; разработка рекомендаций и предложений по обеспечению безопасной ЛЭ ВС в особых случаях взлета и посадки.

Основная идея'диссертационной работы состоит в том, чтобы в основу разработки рекомендаций по обеспечению БП ВС в особых случаях взлета и посадки положить математические средства, как наиболее дешевые и доступные, а дорогостоящие летные эксперименты использовать лишь для уточнения и контроля расчетных результатов, подтверждения их достоверности и точности.

Методы исследования. В работе использован комплексный подход исследования, включающий методы численных решений интегральных и дифференциальных уравнений, теории функций и функционального анализа, матричной алгебры, методы классификации и идентификации, теории катастроф, вероятностей и математической статистики.

Научная новизна работы состоит в применении методов планирования эксперимента для принципиальной возможности осуществления сложного многофакторного вычислительного эксперимента по определению безопасных условий взлета и посадки, применении методов теории катастроф к совокупному анализу результатов вычислительных экспериментов по особым случаям взлета и посадки, применении обоснованных методик оценки адекватности математического моделирования движения ВС в виде готовых алгоритмов оценки точности, непротиворечивости и достоверности, определении предельных безопасных границ факторов взлета и посадки ВС в сложных внешних условиях, с учетом отказов систем, расширяющих диапазон ожидаемых условий эксплуатации конкретных типов ВС, рекомендациях и предложениях к руководящей документации по ЛЭ конкретных типов ВС на этапах взлета и посадки в сложных метеоусловиях.

Достоверность результатов исследований подтверждается:

Ш Жучков М.Ю. •)■ Введение +

1. Непосредственным сопоставлением численных расчетов с летным экспериментом на этапах взлёта и посадки.

2. Непротиворечивостью численных расчетов летному эксперименту с помощью статистических критериев типа Пирсона, Аббе и т.д.

3. Критериями устойчивости и управляемости самолета в переходных процессах при фиксированных "дачах" рулей.

Положения, выносимые на защиту. теоретическое обоснование и рекомендации по применению математического моделирования движения ВС на этапах взлета и посадки для оценки эффективности ЛЭ и уровня БП ВС; методы проверки достоверности и точности результатов математического моделирования; использование метода оптимального планирования численного эксперимента и алгоритма обработки результатов математического моделирования взлета и посадки ВС, позволяющего существенно сократить затраты времени и средств при постановке сложного численного эксперимента; применение метода теории катастроф для решения задач математического моделирования динамики полета ВС с использованием анализа совокупности особых условий полета с целью выявления и анализа критических ситуаций; обоснование использования теоретической модели состояния ВПП, позволяющей определить боковые и продольные силы колес шасси на влажной и скользкой ВПП в зависимости от коэффициента сцепления при заданном коэффициенте трения; результаты теоретических исследований движения ВС в особых случаях взлета и посадки с помощью системы математического моделирования.

Практическая ценность работы состоит в том, что внедренные теоретические методы применительно к системе математического моделирования движения ВС позволяют:

1. Исследовать особенности ЛЭ ВС как в нормальных, так и в особых случаях взлета и посадки.

2. Обеспечивать экономию топлива за счет сокращения объема ЛИ.

3. Проводить анализ особых условий эксплуатации ВС на взлете и посадке, которые выходят за рамки разрешенных, с целью разработки атласа предельных эксплуатационных возможностей самолета.

4. Решать задачи эффективности и оптимизации режимов полета ВС для получения дополнительной информации к существующим РЛЭ и выработки первой редакции новых РЛЭ перспективных ВС, которая будет уточняться результатами ЛИ.

5. Дает возможность совершенствовать НЛГС как вновь создаваемых ВС, так и находящихся в эксплуатации.

6. Разрабатывать рекомендации и предложения экипажам ВС по выполнению взлета и посадки в различных ненормальных условиях.

Реализация и внедрение результатов работы. Материалы выполненных исследований докладывались на заседаниях и кафедральных семинарах в МГТУ ГА /1993-99 гг./, ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, Москва, а также обсуждались на межотраслевых семинарах, научно-технических конференциях.

Основные результаты диссертационной работы были использованы в летных подразделениях ГА при обучении экипажей технике пилотирования, а также разработках четырех хоздоговорных НИР. Эти результаты нашли использование в отраслевых учебных пособиях по курсам аэродинамики и динамики полета ЛА, в курсах лекций по указанным дисциплинам.

Апробация работы. Результаты выполненных исследований докладывались и получили положительную оценку на трех международных конференциях (март 1994г., май 1996г., апрель 1999г.), а также обсуждались на ежегодных отраслевых и вузовских научно-технических конференциях и семинарах.

Публикация. По материалам диссертационной работы опубликовано 17 печатных работ, полученные результаты в период 1993-1999 гг. отражены в восьми отчетах по научно-исследовательской работе МГТУ ГА.

Структура и объем диссертационной работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемых источников, списка сокращений и двух приложений. Основная часть работы изложена на 146 страницах машинописного текста, всего работа содержит 75 рисунков, 19 таблиц и 146 библиографических названий (из них 16 - на иностранных языках), общий объем работы 253 страницы.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

1. С помощью внедрения в систему математического моделирования математических методов планирования вычислительного эксперимента и анализа их результатов на основе теории катастроф проведена широкая серия численных экспериментов с целью расширения условий эксплуатации ВС на этапах взлета и посадки в сложных метеоусловиях.

2. Результаты численных расчетов движения ВС в особых случаях взлета и посадки с помощью внедренных математических методов показывают, что имеется реальная возможность расширения области эксплуатации ВС в сторону пониженных коэффициентов сцепления и больших, чем указанные в РЛЭ, значений боковой составляющей скорости ветра.

3. С помощью методов теории планирования численного эксперимента по результатам математического моделирования получены диаграммы предельных значений скорости бокового ветра и коэффициента сцепления колес шасси с ВПП для различных типов ВС на этапах взлета и посадки. Представленная методика позволяет уточнить область безопасных значений совокупности факторов, осложняющих условия эксплуатации, и тем самым оценить возможность расширения границы ожидаемых условий эксплуатации ВС ГА.

4. С помощью математического моделирования прерванных и продолженных взлетов ВС на скользкой ВПП (// = 0,3) при различной температуре атмосферы получены для самолета Ил-86 дистанции прерванного и продолженного взлета с максимальной взлетной массой при отказе критического двигателя. Располагая возможностью использования внедренныхя математических методов оказалось возможным выявить, что уменьшение скорости принятия решения У] без изменения Уи и т^ может обеспечить на скользкой ВПП требуемую дистанцию прерванного взлета в пределах располагаемой на аэродромах класса А.

5. На основании предложенных результатов вычислительных экспериментов можно сделать вывод о необходимости продолжения научно-технического сопровождения отработки РЛЭ самолета Ил-96Т с помощью математического моделирования для дополнения соответствующих разделов на основании более глубокого исследования возможности безопасного полета в условиях разнообразных внешних факторов с целью обоснования возможности пересмотра границ ожидаемых условий эксплуатации.

6. На основе методов теории катастроф проведен анализ критических ситуаций полета ВС с точки зрения обеспечения БП и возможного расширения эксплуатационных ограничений. Показано, что исследование бифуркационного множества в плоскости рассматриваемых параметров дает возможность выявить такие совокупности значений фазовых координат и параметров движения ВС, при которых нарушается плавное протекание той или иной функции параметров движения и возможны скачкообразные их изменения.

7. По результатам проведенных исследований разработаны рекомендации и предложения по обеспечению безопасной ЛЭ ВС на взлете и посадке в условиях опасных внешних воздействий среды и при отказах АТ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведен анализ влияния различных факторов и условий, влияющих на БП ВС на этапах взлета и посадки. Показано, что при исследованиях вопросов повышения эффективности ЛЭ и обеспечения БП ВС на взлете и посадке обязательному рассмотрению и учету подлежат все факторы и условия, связанные с инженерным обеспечением БД ВС (состояние ВС и отказы АТ, состояние внешней среды и действия экипажа при управлении ВС). Это требует большого объема летных испытаний и вычислительного эксперимента, поэтому диктует требование внедрения новых математических методов планирования экспериментов и анализа их результатов.

2. Предложена система математического моделирования нормальных и особых случаев взлета и посадки ВС, позволяющая реализовывать сложные ММ транспортных самолетов с высокой степенью точности и достаточной достоверности. Описана степень универсальности и ■ унификации примененных базовых ММ движения ВС и используется для их решения устойчивый метод предсказания коррекции, имеющий второй порядок аппроксимации и точности с повышенным быстродействием счета.

3. Показано, что предложенные в работе методы проверки достоверности и точности системы математического моделирования движения ВС могут успешно применяться для оценок непротиворечивости априорных математических моделей движения ВС экспериментальным данным. Рассмотрены различные методы и приведены конкретные примеры расчетов.

4.; Использован метод оптимального планирования для упрощения численного эксперимента и алгоритм обработки результатов математического моделирования взлета и посадки ВС, п о з в о ля ю щ и е существенно сократить затраты времени и средств при анализе влияния эксплуатационных факторов.

9 ПА

5. Развиты методы теории катастроф и разработана методика их применения в системе математического моделирования применительно к задачам особых случаев полета ВС с целью выявления критических ситуаций.

6. Выполнен большой численный эксперимент по решению прикладных задач с помощью используемой системы математического моделирования движения ВС на взлете и посадке в сложных метеоусловиях и при отказах систем с целью определения возможности расширения ожидаемых условий эксплуатации. Показана реальная возможность включения в программу ЛИ исследований движения ВС при пониженных коэффициентах сцепления и больших, чем указанные в РЛЭ, значений боковой составляющей скорость ветра.

7. Предложен эффективный метод оценки влияния сложных метеоусловий на .БП ВС. С помощью этого метода, построенного на основе детерминированной ММ взлета и посадки ВС и вероятностных характеристик случайных отказов AT, получены диаграммы предельных значений факторов метеоусловия, позволяющие проводить оценки возможности расширения области ожидаемых условий эксплуатации ВС.

8. Выявлены дополнительные возможности расширения ожидаемых условий эксплуатации ВС без ухудшения показателей БП. Проведен анализ критических ситуации полета ВС с точки зрения обеспечения БП и возможного расширения эксплуатационных ограничений на основе методов теории катастроф. Определены такие совокупности значений фазовых : координат и параметров движения ВС, при которых возможны их качественные перестройки.

9.i: Сформулированы и даны выводы и рекомендации, полученные на

Ь ; основании численного моделирования движения ВС на этапах взлета и посадки в сложных метеоусловиях и при отказах AT.

Полученные в работе решения позволяют значительно расширить фронт работ для повышения информации о поведении ВС в сложных условиях взлета и посадки при сохранении или уменьшении объема летных испытаний, а также выдавать рекомендации по обеспечению безопасности и регулярности полетов, расширению летных ограничений и соответствию нормам летной годности гражданских самолетов.

Некоторые результаты исследовании были переданы в ГосНИИ ГА, А К им. C.B. Ильюшина, ВВИА им. Н.Е. Жуковского, МГТУ ГА и летные подразделения ГА для использования в- работе, что подтверждается соответствующими актами внедрения.

1. Авиационный двухконтурный турбореактивный двигатель Д-30 П серии. Техническое описание. М.: Машиностроение, 1973,- 142 с.

2. Анализ авиационных катастроф за 1972-1980 г.г. Aircraft Engineering, №52, №10, №3, 1980.

3. Анализ динамики взлетных режимов самолета Як-42 в особых ситуациях. Отчет о НИР/ММЗ "Скорость"; руководитель Сушко В.В. Инв. Як-42-РРЗ-1.024 - М.: ММЗ "Скорость", т. 1, ДСП, 1982. - 48 е.: ил. - Ответственный исполнитель Феногенов Д.А.

4. Андрюхин В.А., Уткин А.И., Ципенко В.Г. Влияние аэроупругости на аэродинамические характеристики дозвукового и сверхзвукового самолета. В кн.: Вопросы моделирования процессов газовой динамики и аэродинамики.

5. Ташкент: ТашПИ, 1985. - с. 86-93.

6. Арнольд В.И. Теория катастроф. М.г МГУ, 1983. - 80 с.

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

8. Байку лова Н.И., Кузьмина Ю.Е., Полякова И.Ф., Ципенко В.Г. К вопросу об исследовании математической модели пилота при управлении самолетом наэтапе взлета. В кн.: Методы инженерного обеспечения безопасности полетов. - м.: МИИГА, 1985. - с. 88-95.

9. П.Байкулова Н.И., Кузьмина Ю.Е., Полякова И.Ф., Ципенко В.Г. О математическом моделировании взлета транспортного самолета в сложных метеоусловиях. В кн.: Методы инженерного обеспечения безопасности полетов. -М.: МИИГА, 1985. - с. 95-102.

10. 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.: МГТУ ГА, 1993 г., с. 3-11.

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

12. Н.Бисплингхофф Р.Л., Эшли X., Халфмен Р.Л. Аэроупругость. М.: ИЛ, 1958. - 799 с.

13. Брагазин В.Ф. Динамическая устойчивость бокового движения по ВПП. В кн.: Использование нестационарных динамических производных в уравнениях бокового движения самолета. - М.: ЦАГИ, 1984. - с. 31-34.

14. Бугаев Б.П. Авиационная эргономика и безопасность полетов. Кн. Авиационная эргономика. Вып. 1. Киев: КИИГА, 1975,- с. 3-17.

15. Бугаев Б.П. Предотвращение авиационных происшествий. -М.: Транспорт, 1982. -.56 с.

16. Бусленко H.H. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978. - 392 с.

17. Бюшгенс Г.С., Студнев Р.В. Аэродинамика самолета. Динамика продольного и бокового движения. м.: Машиностроение, 1979. - 349 с.

18. Бюшгенс Г.С., Студнев Р.В. Динамка пространственного движения самолета. М,: машиностроение, 1967. - 226 с.

19. Васин И.О., Кашин Г.М., Смирнов В.В. Влияние упругости конструкции на летно-технические характеристики дозвукового транспортного самолета. -М.: Труды ВВИА им. Н.Е. Жуковского, вып. 1304, 1974. с. 142-147.

20. Ветчинкин В.П. Динамика полета. -М.: Госмашметеоиздат, 1933. 400 с.

21. Вопросы кибернетики. Проблеммы создания и применения матеиатических моделей в авиации (под ред. Белоцерковског С.М.). М.: Кибернетика, 1983. - 168 с.

22. Галай М.Л. Особенности пилотирования реактивных самолетов. М.: Изд. ДОСААФ, 1962. - 194 с.

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

24. Горощенко Б.Т. Динамика полета самолета. -М.: Оборонгиз,1954. — 336 с.

25. Гутер P.C., Овчинский Б.В. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта. М.: Физматгиз 1962. - 355 с.

26. Демидович Б.П., Марон И.А., Шувалова Э.З. Численные методы анализа. -М.: Физматгиз, 1963. 400 с.

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

28. Единые нормы летной годности гражданских транспортных самолетов стран членов СЭВ. - М.: 1985. - 470 с.

29. Ермаков А.Л., Полякова И.Ф., Сушко В.В., Ципенко В.Г. Определение безопасных условий взлета и посадки транспортных самолетов. В кн.: Методы и средства оценки уровня безопасности полетов гражданских воздушных судов. -Киев: КНИГА, ДСП, 1985. - с. 15-21.

30. Желудев JI.B. и др. Основы анализа летной деятельности и пути обеспечения безопасности полетов в гражданской авиации. М.: МГА, 1968. - 237 с.

31. Жуков А.Я., ципенко В.Г. Динамика полета, движение летательного аппарата как материальной точки, ч. I-IV. М.: МИИГА, 1983. - 416 с.

32. Жуковский Н Е. Избранные сочинения. М-Л.: ГИТЛ, т. 1, 2, 1948. - 392 е., 422 с.

33. Жулев В.И., Иванов B.C. Безопасность полетов летательных аппаратов. -М.: Транспорт, 1986. 223 с.

34. Жучков М.Ю., Жмуров Б.А., Карпиков Н.В., Усков В.П. Частный способ учета влияния коэффициента подъемной силы на дальность и повышение экономической эффективности летной эксплуатации ВС. Тезисы МНТК, -М.: МГТУ ГА, 1994 г. - с. 36.

35. Жучков М.Ю., Жмуров Б.А., Карпиков Н.В., Усков В.П. Возможность и необходимость дозаправки ВС топливом до полного посадочного веса с целью экономии валютных средств. Тезисы МНТК, - М.: МГТУ ГА, 1994 г. -с. 36.

36. Жучков М.Ю., Кубланов М.С., Перепелица В.И., Баннов H.A. Разработка программы вычислительных экспериментов для исследования расширения летных ограничений ВС. Тезисы МНТК, посвященной 25-летию МГТУ ГА. - М.: МГТУ ГА, 1996 г. - с. 36.

37. Жучков М.Ю., Кубланов М.С., Перепелица В.И., Баннов H.A. Разработка предложений и рекомендаций по расширению летных ограничений самолета Ил-96-300. Тезисы МНТК, посвященной 25-летию МГТУ ГА. - М.: МГТУ ГА, 1996 г. - с. 36.

38. Жучков М.Ю. Матковский К.Е. Муратов A.A. Моделирование прерванного взлета самолета Ил-9б на скользкой ВПП при сильном боковом ветре. -Сборник трудов: «Вопросы исследования летной эксплуатации ВС в особых ситуациях.» М.: МГТУ ГА, 1997. - с.50-53.

39. Ил-96МО. Руководство по летной эксплуатации М., 1993.

40. Исследования по аэроавтоупругости (под ред. Белоцерковского С.М.). М.: Труды ВВИА им. Н.Е. Жуковского, вып. 1308, 1978. - 215 с.

41. Калачев Г.С. Самолет, летчик и безопасность полета. М.: Машиностроение, 1979. - 222 с.

42. Касьянов Б.А., Ударцев Е.По, Воицеховская К.Ф. методы идентификации в динамике полета ВС. Киев: Знание, 1981. - с. 1-24.

43. Касьянов В.А., Ударцев Е.П. Идентификация аэродинамических характеристик. В кн.: Проблемы безопасности полетов. - М.: №10, ДСП, 1981. - с. 20-25.

44. Касьянов В.А., Ударцев Е.П., Боярский Г.Н. Динамика полета, управляемость и идентификация характеристик ВС. Киев: Знание, 1978. - с. 1-23.

45. Касьянов В.А., Ударцев Е.П., Смыков В.Г., Егоров Г.С. Повышение эффективности исследований динамики полета ВС применительно к проблемам эксплуатации полетов. М.: №1, ДСП, 1982. - с. 21-27.

46. Касьянов В.А., Ударцев Е.П., Суббота В.Н. Методы идентификации и динамика полета. Киев:.Знание, 1980. - с. 1-28.

47. Касьянов H.A., Ударцев Е.П., Суббота В.Н., Папченко О.М. Опыт идентификации аэродинамических характеристик продольного движения по данным летных испытаний. В кн.: Некоторые вопросы прикладной аэродинамики. - Киев: КНИГА, 1982. - с. 51-57.

48. Котик М.Г. Динамика взлета и посадки самолетов. М.: Машиностроение, 1964. - 256 с.

49. Котик М.Г., Павлов A.B., Пашковский И.М. Летные испытания самолетов. -М.: Машиностроение, 2-е изд., 1968. 423 с.

50. Котик М.Г., Филиппов В.В. Полет на предельных режимах. М.: изд. МО СССР, 1977. - 239 с.

51. Круглякова О.В. Возможности расширения эксплуатационных ограничений самолета на основе математического моделирования динамики полета на больших углах атаки. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук М., 1992. - 168 с.

52. Лигум Т.И. Аэродинамика самолета Ту-134А. М.: Транспорт, 1975. - 320 с.

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

54. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы теории обработки наблюдений. М.: Физматгиз, 1958. - 315 с.

55. Лысенко Н.М. Динамика полета. Устойчивость и управляемость летательных аппаратов. М.: Изд. ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 1967. - 639 с.

56. Ляпунов A.M. Общая задача об устойчивости движения. М.: Изд-во АН СССР, 1948. - 320 с.

57. Макаревский А.И., Чижо в В.М. Основы прочности и аэроупругости. М.: Машиностроение, 1982. - 189 с.

58. Моисеев Е.М., Полякова И.Ф., Ципенко В.Г. О математическом моделировании взлета и посадки транспортных самолетов в сложных метеоусловиях. В кн.: Инженерно-авиационное обеспечение безопасности полетов. - М.: МИИГА, ДСП, 1986. - с. 45-49.

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

60. Моисе"ев Е.М., Ципенко В.Г. Особенности посадки транспортных самолетов в условиях сдвига ветра. В кн.: Методы инженерного обеспечения безопасности полетов. - М.: МИИГА, 1985. - с. 80-87.

61. Моисеев H.H., Иванилов Ю.П., Столярова Е.М. Методы оптимизации. М.: Наука, 1978. - 351 с.

62. Мысовских И.П. Лекции по методам вычислений. М.: Физматгиз, 1962. -с. 342.

63. Налимов В.В. Теория эксперимента. М.: Наука, 1971. - с. 210.

64. Наставление по производсту полетов в гражданской авиации (НПП ГА -85). М.: Воздушный транспорт, 1985. - с. 254.

65. Наука и техника гражданской авиации. Серия: международное сотрудничество. Выпуск 1. М.: Наука, 1979. - с. 51.

66. Наумов С.Я., Обручев А.Г., Грязин В.Е. Пути повышения безопасности полета самолета в условиях сдвига ветра. В кн.: Безопасность полета в условиях опасных внешних воздействий. - Киев: КНИГА, 1982. - с. 26-32.

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

68. Обеспечение устойчивости и управляемости воздушного судна при отказах функциональных систем/IV Всесоюзная научно-практическая конференция

69. Безопасность полетов и человеческий фактор в авиации": Егоров В.И., Караваев И.Ю., Круглякова О.В. Тезисы докладов. Секция 7, 8, 9, 10 Л.: ОЛАГА, 1991 -с. 22.

70. Оперативное средство защиты от сдвига ветра./Аэрокосмическая техника. -1987. №3. - с. 25-26.

71. Остославский И.В. Аэродинамика самолета. М.: Оборонгиз, 1957. - 560 с.

72. Остославский И.В., Стражева И.В. Динамика полета. Траектории летательных аппаратов,- М.: Машиностроение, 1969. 492 с.

73. Остославский И.В., Стражева И.В. Динамика полета.Устойчивость и управляемость летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1965. - 463 с.

74. Пашковский И.М. Устойчивость и управляемость самолета. М.: Машиностроение, 1975. - 328 с.

75. Планирование эксперимента в исследованиях технологических процессов. -М., Наука, 1977. 452 с.

76. Постон Т., Стюарт И. Теория катастроф и ее приложения. М.: Мир, 1980. - 608 с.

77. Пышнов B.C. Динамические свойства самолета. М.: Оборонгиз, 1951. -173 с.

78. Рощин В.Ф., Ципенко В.Г. Статистическая аэроупругость самолета: ее влияние на взлет и посадку./Гражданская авиация. 1986. - №10. - с.27-30.

79. Разработка уравнений движения самолета по ВПП. Отчет о НИР/Московский институт инженеров гражданской авиации (МИИГА), руководитель Рощин В.Ф. № ГР 01820090380, инв. №02830005193 - М., 1982. - 52 е.: ил. - Ответственный исполнитель Ципенко В.Г.

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

81. Семенов Ю.Н. Об одном случае управляемости систем. М.: Успехи математических наук, т. 30, №5, 1975. - с. 194-195.

82. Столяров H.A. Некоторые методы оценки эргатических систем "экипаж-воздушное судно". В кн.: Вопросы авиационной эргономики и подготовки летного состава. - М.; ГосНИИГА, вып. 213, 1982. - с. 3-13.

83. Ударцев Е.П., Егоров Г.С. Исследование аэродинамических производных самолета во взлетно-посадочной конфигурации. В кн.: Проблемы безопасности полетов. - М.: ДСП, 1981. - с. 25-28.

84. Фершинг Г. Основы аэроупругости. М.: Машиностроение, 1984. - 599 с.

85. Фын Я.Ц. Введение в теорию аэроупругости. М.: Физматгиз, 1959. -524 с.

86. Ципенко В.Г. Метод оценки влияния срыва потока на аэродинамические характеристики воздушных судов на этапах взлета и посадки. М.: 1987. -Рукопись деп. в ЦНТИ ГА 31.03.87, №504 ГА. - 28 с.

87. Ципенко В.Г. Метод оценки статической аэроупругости элементов конструкции воздушных судов на аэродинамические характеристики и безопасность полетов в условиях взлета и посадки. М.: 1987. - Рукопись деп. в ЦНТИ ГА 3 1.03.87, №505 ГА. - 34 с.

88. Ципенко В.Г. Оценка влияния статической аэроупругости на взлет и посадку транспортного самолета. В кн.: Некоторые вопросы прикладной аэродинамики. - Киев: КИИГА, 1985. - с. 98-105.

89. Ципенко В.Г., Широков В.И. К расчету аэродинамических характеристик транспортного самолета с учетом аэроупругости. В кн.: Специальные вопросы аэрогазодинамики JIA. - JI.: ЛИАП, вып. 173, 1984. - с. 3-8.

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

91. Шпилев К.М., Круглов А.Б. Самолет и природно-климатические условия. М.: Изд. МО СССР, 1972. - 176 с.

92. Accident Prevention Manual. Draft. 1С AO - Montreal, Canada, 1982.

93. ADREP ICAO. Request 198/80 (USSR). Montreal, Canada, 1980.

94. ADREP Manual. Doc. 9156-AN/900, Amendm. №6, ICAO, Montreal, Canada, 1980.

95. Annual Review of Aircraft Accident Data. NTSB ARC-78-2, Washington, D.C., 20594, 1978.

96. Beaty D. The Human Factor in Aircraft Accidents, Tower Publications, I nc. 185 Matison Avenue, New York, 10016, 1980.

97. Brever K. Parameters affecting aircraft control forces. AIAA Paper, №74966, Los-Angeles, 1974. - p.1-17.

98. FAA Wind Shear Stady. Interavia Air Lett, №10224, 1983.

99. Glossary of Aeronautical Terms, Second Edition. Transportation Safety Institute, Aeronautical Center, Oklahoma City, Oklahoma, 1975.

100. Human Factors in Aircraft Accidents. Discussion Paper Submitted by Capt. R.L. Dodds, Chairman I FALPH Medical Study Group. Riode Tanei.ro,- 1974.

101. Lager C. Pilot Reliability. The Roval Institute of Technology, 10044, : Stockholm, 1974.

102. Pilot Wige Better WX, Wind Information. Air Line Pilot, v. 51, №11, : : 1982;

103. Report on Landing Phase Accidents, ICAO, AN 6/19-175/109, Montreal, Canada, 1975.

104. Rodden W.P. Dihedral Effect of a Flexible Wing. Aeron. Sei. Bd.2, 1965,: p.368-373.

105. Safe Flight Wind Shear Warning System for Republic Airlines Interavia Air ; Lett, №10280, 1981.

106. The Analysis of the Man Factor in Aircraft Accidents. The Forum SASI. ; Spring Edition 1975. 5700 Huntland Road. Camp Springs, Mruland 20031.

107. Thorn R. Stabilité structurelle et morphogenes.- Berlin: Springer-Verlag, 1972,- 270 p.1. Ш Жучков М.Ю.1. Перечень сокращений1. ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ

108. АП авиационные происшествия1. АТ авиационная техника1. БП безопасность полета

109. БПБ боковая полоса безопасности

110. БПРМ ближняя приводная радиостанция с маркером1. ВО вертикальное оперение

111. ВПП взлетно-посадочная полоса

112. ВПУ взлетно-посадочные устройства

113. ВПХ взлетно-посадочные характеристики1. ВС воздушное судно

114. ВСХ высотно-скоростные характеристики

115. ВЭ вычислительный эксперимент1. ГА гражданская авиация

116. ГО горизонтальное оперение

117. ДПРМ дальняя приводная радиостанция с маркером

118. ДХ : дроссельные характеристики

119. ИКАО: международная организация гражданской авиации :

120. К'ПБ концевая полоса безопасности

121. ЛА: .: : летательный аппарат1. ЛИ .не I ные испытания

122. ЛТХ л с! к о - г е х н 11 ч е с к и е х а ¡) а кт е р и ст и к и1. ЛЭ летная эксплуатация1. ММ математическая модель.1 \!11 математическая модель пилота

123. М11К метод наименьших квадратов

124. МСРП магнитный самописец режимов полета

125. НЛГС нормы летной годности гражданских транспортных самолетов1. ОС особые ситуации

126. ОУЭ ожидаемые условия эксплуатации

127. ПАП предпосылки к авиационным происшествиям

128. ПРС перечень расчетных случаев

129. РЛЭ руководство по летной эксплуатации

130. РУД рычаг управления двигателями

131. САХ средняя аэродинамическая хорда1. СВ сдвиг ветра

132. СОК средства объективного контроля

133. УВД управление воздушным движением

134. Р ЗАПИСЬ ГРУППЫ ! НЕЯВНОЕ ОПИСАНИЕ НАЧАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОЙ3 МЕСТО РАЗМЕЩЕНИЯ !1й ЯВНО ЗАДАННОЕ НАЧАЛЬНОЕ ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ СЛУЧАЯ,КОГДА 3=8=7-91. И ЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЯ 1 i !

135. Внимание! группа сформирована модулем INP ! Начальная точка расчитана полностью. Пс-и коррекции вручную следует обнулить ХС2ИУЗ ! ! ! I .[ 5А4 ] С I ] СП [][ F15. S 1С AS ]161 ХТ ВА 0 0 .340080 1. Vh3 В Ут Ва 0 8 -.060000

136. MACUA САМиЛьТА О 8 270000.000000 КГ

137. КОЗ'?. СЦЕПЛЕНИЯ БПП 0 0 .600000

138. БАЗ.ШАГ ИНТЕГРИР. 0 0 .050800 с

139. ПОГРЕШИ.НА ШАГЕ 0 0 2.800080

140. Ч.ШАГОВ ДО ДРОБЛ. 0 0 1.888009

141. Ч.ШАГОВ ДО УДВОЕН. 0 0 2.00000027й ШАГ ЗАП.В ВЫХ.ФАЙЛ 0 0 .500000 Г:

142. СТАБ.--УПС 0 0 -2.508080 ГРАД

143. ЗАКРЫЛКИ Й 0 25.808000 ГРАД

144. ПРЕДКРЫЛКИ 0 0 25.800080 ГРАД1. S3 ШАССИ И Й 1.000000

145. РУД 1 0 0 60. £100888 ГРАДi 57 РУД 2 0 0 60.800008 ГРАД158 РУД з 0 0 60.800000 ГРАДi 53 РУД 4 О Й 60. £100008 ГРАД

146. ТОПЛИВО 0 0 62888.000000 КГ2й0 КОМ.ЗйГР 0 0 328й0.888О 8 й КГ3 ï S ДАБ'ЛПН. 1 0 0 12.000008 ATM

147. ДАВЛПН.2 Й 0 12.000000 ATM

148. КОД НАЧАЛЬНОГО СОБЫТИЯ ЗАДАЧИ

149. КОД КОНЕЧНОГО СОБЫТИЯ ЗАДАЧИ- УРОВЕНЬ ПРИОРИТЕТА ЗАДАЧИ (ЧЕМ ВЫШЕ УРОВЕНЬ, ТЕМ ВАЖНЕЕ ЗАДАЧА )5.---,12 ИМЯ ЗАДАЧИ С ДЛИНА 32)

150. ВЕКТОР КОДОВ УПРАВЛЯЮЩИХ ПЕРЕМЕННЫХ {0.266)13, 17,

151. ВЕКТОР ШАГОВ ВМЕШАТЕЛЬСТВА JCIJEIJ'CJl 8 А 4