автореферат диссертации по транспорту, 05.22.14, диссертация на тему:Расширение ожидаемых условий эксплуатации дальнего магистрального самолёта с экипажем из двух пилотов

На правах рукописи

ЖУРАВЛЁВ РОМАН СЕРГЕЕВИЧ

РАСШИРЕНИЕ ОЖИДАЕМЫХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДАЛЬНЕГО МАГИСТРАЛЬНОГО САМОЛЁТА С ЭКИПАЖЕМ ИЗ ДВУХ ПИЛОТОВ

Специальность 05 22 14-Эксплуатация воздушного транспорта

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

МОСКВА 2005

Диссертационная работа выполнена в «Московском государственном техническом университете гражданской авиации» на кафедре аэродинамики, конструкции и прочности летательных аппаратов

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ

- доктор технических наук, с.н.с - Усков Владимир Павлович

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ.

- доктор технических наук, профессор МГТУГА Коняев Евгений Алексеевич,

- к т н, ведущий специалист АК им С В Ильюшин Круглякова Ольга Валентиновна

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации

Защита состоится " ¿¿> " 2005 г в />3_ часов в аудитории

заседании диссертационного совета Д.223.011 01 Московского государственного технического университета гражданской авиации по а/фесу 125993, г. Москва, А-493, ГСП-3, Кронштадтский бульвар, 20

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке МГТУ ГА

Автореферат разослан "_"___2005 г.

Заверенный отзыв в двух экземпляров высылать по вышеуказанному адресу

Учёный секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор С К Камзолов

1г?бЬ~ У

J

2/С ¿¿КГ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Актуальность работы. Высокий уровень автоматизации и надежности самолётных систем и оборудования позволяет распределить весь объём деятельности по управлению воздушным судном между двумя пилотами. Создание систем с высокой степенью надежности требует больших финансовых вложений Но мировая ГА идет на это, т к при длительной ЛЭ снижаются затраты на оплату деятельности экипажа Накоплен 15-летний опыт полетов экипажами, состоящими из двух пилотов Однако на сегодня единодушного мнения о" путях повышения БП при этом нет Состав экипажа из двух пшютов, обоснован только экономическими соображениями

Проблема сокращения количественного состава экипажа в отечественной ГА имеет практически 50-летний опыт В 50-х годах предпринимались попытки сократить численный состав экипажей самолетов Ли-2, Ил-12, Ил-14 и тп Сначала были выведены штурманы и несколько позже бортрадисты И сегодня предпринимаются попытки сократить состав экипажей более современных самолётов ТУ-154, ИЛ-62

Реальная возможность по сокращению численного состава экипажа до 3-х человек появилась только на самолете Ил-96-300 Это сокращение количественного состава стало возможным, в том числе после разработки и внедрения абсолютно новой и по форме, и по содержанию "Инструкция по взаимодействию и технологии работы экипажа самолета Ил-96-300". На самолёте ИЛ-96Т/М намечалось тенденция к передаче функций бортинжепера и штурмана пилотам Впервые в гражданской авиации в состав этого самолета должны были входить только два пилота

В полиэргатической системе "экипаж - самолет - среда" основным звеном является экипаж. Его высококачественное функционирование

пониманием динамики движения самолета в различных ситуациях, -шагаем соответствующей документации, регламентирующей летную рабогу, и совершенной, качественной и адекватной информацией о состоянии регулируемого объекта, которым является ВС Все это является главными составляющими профессионализма В ЛЭ ВС очень высока цена ошибки пилота В ряде случаев она (ошибка) способствует выходу самолета на границы критических режимов Поток информации, в котором работает пилот, очень высок Если пилота рассматривать, как канал связи, то интенсивность потока информации не должна превышать его предельного психофизиологического уровня Это требование приобретает особое значение при отказе функциональных систем и оборудования ВС, особенно в сложных метеорологических условиях, когда к ординарному потоку информации добавляется приращение напряженности, связанной с источником осложнения Интегральное влияние выше перечисленных источников осложнения условий деятельности экипажа приводит к дополнительным трудностям летной эксплуатации ВС, к ухудшению характеристик его устойчивости, управляемости, траекторною движения и уровня БП.

Как известно, наибольшей надежностью обладают системы, имеющие не менее трех параллельно работающих каналов. Так отказ одного из каналов не приводит к потере работоспособности всей системы Это в какой - ю степени должно относиться и к количественному составу экипажа, особенно, когда речь идет о взаимоконтроле - как основы безопасности полета В зарубежных материалах по исследованию профессиональной деятельности экипажей, состоящих из двух или трех пилотов, есть очень важный вывод, в усложненных условиях полета взаимоконтроль между членами экипажа мгновенно прекращается.

Уже много лет вопрос резервирования деятельности между членами экипажа в пилотской кабине актуален и по сей день Можно привести

достаточно примеров подтверждающих вывод, что экипаж, состоящий только из двух пшютов не всегда обеспечивает достаточный уровень взаимоконтроля и естественно- это приводит к пропуску ошибок и дополнительным нагрузкам на экипаж

Следующее звено полиэргагаческой системы - современные ДМС Они оснащаются очень надежными двигателями и средствами электронной индикации и навигации Это позволяет пилотировать ВС в автоматическом режиме на всех этапах полета без участия, но под непрерывным наблюдением пилотов Комплекс этих и других мер позволило сократить состав экипажа до двух пилотов. Продолжительность беспосадочного перелета на современном ДМС может превышать суточную норму рабочего времени экипажа В этих условиях особенно тщательно должны быть разработаны вопросы резервирования деятельности членов экипажа, целью которых является повышение БП. Экономическая эффективность бессмысленна без обеспечения надлежащего уровня безопасности полета «Воздушная среда», как составная часть системы, всегда отличается от условий, призваппых называться стандартными, которая всегда создавала определенные трудности, усложняющими ЛЭ Сложные метеорологические условиями нередко становились основными источниками инцидентов и авиапроисшествий

Несмогря на рост уровня автоматизации управления ВС , требования к его технике пилотирования пилота не снижаются Поэтому традиционные формы обучения летного состава при переподготовке с одного типа самолета на другой стремительно отмирают из-за своей рутинности и дороговизны Так ушли в прошлое многочасовые пр01раммы аэродромных тренировочных полетов. Стало ясно, что при переподготовке для работы на новом типе самолета профессионального пилота не нужно обучать летному делу, как таковому Динамический стереотип управления самолетом, усвоенный на предыдущих типах ВС, закрепляется на уровне второй

сигнальной системы. Но адаптация к новым пилотажно-навигациоиным, информационным и сигнальным системам, как оказалось, проходит значительно медленнее Для ускорения процесса адаптации ко всему новому в пилотской кабине к новым системам необходимы новые принципы формирования экипажа Исходя из вышеизложенного сформулируем

Цель работы и задачи исследования - Расширение диапазона ожидаемых условий эксплуатации ДМС, с экипажем из двух пилотов (ДМС-2), позволяющей резервировать деятельность в полёте

1 Обоснование введения новых должностных обязанностей в экипаже ДМС-2

2 Разработка вариантов замещения основных членов экипажа новыми должностными лицами, как средство повышения уровня резервирования и БП при выполнении сверхдальних и сверх продолжительных полётов.

3 Обоснование выполнения различных методов взлёта, включая взлёт «с конвейера».

4 Оценка возможности лётной эксплуатации ДМС-2 на минимально допустимой длине ВГГП, включая аэродромные тренировочные полёты «с конвейера», с помощью СММ ДП Л А

Объект исследования - система «экипаж - самолет ИЛ- 96-300- среда»

Методы исследования. При решении перечисленных задач использовался метод математического моделирования в сравнении с результатами летных испытаний, а так же анализ нормативной документации

Научная новизна работы состоит в том, что

- разработаны новые методические подходы к усилению экипажа за счёт внедрения новых должностных обязанностей,

- обосновано применение различных видов взлета, применяемых в международной практике, а также полёта с конвейера,

-выполнен всесторонний анализ полученных результатов математического моделирования.

Достоверность результатов исследований подтверждается

- сравнением численных расчетов с результатами ЛИ,

- непротиворечивостью полученных на ММ численных расчетов экспериментальным данным по статистическим критериям

Практическая ценность настоящей работы состоит в том, ~ что полученные в ней результаты могут быть использованы в производственной деятельности лётных подразделений, поскольку позволяют

- совершенствовать методы и средства внутрикабинных связей взаимодействия между членами экипажа,

-повысить безопасности полётов за счёт резервирования дея!ельности членов экипажа,

- обеспечить экономию всех видов ресурсов за счёт внедрения полетов «с конвейера»

- разработаны рекомендации по применению различных способов взлёта

Предложена схема сохранения опытных специалистов на международных воздушных линиях в качестве «третьих пилотов»,

Апробация работы Основные материалы выполненных исследований докладывались и получили положительную оценку на заседаниях кафедральных семинаров в МТТУ ГА (2000-2003г), в авиакомпании «АЭРОФЛОТ» (2001-2002гг), а так же на международных научно-технических конференциях в период 1999-2003гг МГТУГА (г Москва)

На защиту выносятся:

1 Методы повышения уровня резервирования деятельности экипажа ДМС-2 при выполнении сверхдальних и сверх продолжительных полётов

2. Анализ различных видов взлёта, применяемых в отечественной и международной практике гражданской авиации

3 Рекомендации в «Инструкцию по взаимодействию и технологии работы экипажа ДМС-2»

4 Результаты математического моделирования взлета «с конвейера»

Реализация и внедрение результатов работы.

Основные результаты, лолученные в работе, имеют практическое, научное и учебно-методическое значение, что подтверждается их использованием и "внедрением в НИР и учебный процесс на кафедре аэродинамики, конструкции и прочности летательных аппаратов (АКПЛА) МГТУ ГА, в авиакомпании «Аэрофлот» в учебном процессе Центра подготовки авиациоппого персонала (ТЩАП ОАО Аэрофлот), в Ульяновском высшем авиационном училище гражданской авиации (УВАУ ГА), при подготовке членов лётных экипажей , в Академии гражданской авиации по дисциплине «Аэродинамика и динамика полёта»

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ.

Структура и объем диссертационной работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников Основное содержание работы изложено на 203 страницах, в том числе 165 страниц машинописного текста, 3 таблицы, 24 рисунка Список использованных источников включает 75 наименований.

Во введении формулируется проблема исследования, обоснование ее актуальности, определены цели и содержание поставлеппых задач, выполнен краткий обзор современного состояния объекта исследования

В первой главе анализируется проблема взаимоконтроля (cross-check) при выполнении функциональных обязанностей в полёте Как известно, минимальпый состав экипажа ВС определяется РЛЭ для данного типа На самолёте ИЛ-96-300 - 3 человека (командир, второй нилот, бортинженер)

При вводе в эксплуатацию в ОАО «Аэрофлот» самолёта ИЛ-96-300, авиакомпания приняла решение о введении в экипаж дополнительного четвёртого члена экипажа - штурмана (хотя- этот самолёт изначально создавался для экипажа из 3 человек). Это было сделано, чтобы уменьшить нагрузку на пшютов. Большой вклад был внесён Н.Д. Карпеевым при сопровождении ввода в лётную эксплуатацию ИЛ-96-300.

На сегодняшний день на самолётах фирмы ИЛ наметилась тенденция к

передаче функций бортинженера пилотам. Поэтому в состав экипажа этого

самолёта входят только два пилота Анализ распределения функциональных

обязанностей, а также объём информационного поля из рис.1 показывает

увеличение нагрузки на пилотов при отсутствии б/инженера.

____Информационное поле пилотов_

_Командира ВС__ | Второго пилота_

_Перечень работ_

- Контроль за выдерживанием параметров полета (ВСУП) Контроль за положением ВС в режиме «КИНО»

- Контроль показаний ВСС по резервному навигационному контуру;

- Контроль за полетом ВС по трассе

- Контроль за работой СУ, систем и оборудованием;

- Контроль за навигационной обстановкой в полете;

- Ведение связи (и/или) прослушивание на резервной частоте 121,5

МГц и т п.

Управление системами:

_СУ, ПОС, СКВ, ТОПЛИВНОЙтГИДРАВЛИЧЕСКОЙ, АСУ; КИСС; КИНО и т.п.

Рис.1 Информационное поле пилотов в экипаже из трёх человек

□ г^зсмвмг от и

П ri п

п

Исследования NASA Ames Research Center выявили проблему несовершенства внутрикабинного взаимодействия между пилотами в

двухчленном экипаже

Из диаграммы видно (рис 2),

что недостаточный контроль со стороны другого члена экипажа составляет 26% А это немало.

- ДМС, оснащённые

современными двигателями и средствами электронной

индикации и навигации позволяют совершать

многочасовые беспосадочные перелеты, что может привести к превышению суточной нормы рабочего времени. Учитывая соотношение между качеством работы человека и рабочей нагрузкой (рис.3) возникает проблема обеспечения БП при выполнении сверхдальних и сверхпродолжительных полётов.

Исследования показывают, что слабым звеном в полиэргатической системе «экипаж-самолбт-среда» является экипаж

1 Отклонения от базовых эксплуатационных процедур пилотами

2 Недостаточный взаимоконтроль со стороны другого члена экипажа.

3 Неготовность экипажа к действиям в нестандартной ситуации

4 Пилот не распознал уход на второй круг

5 Потеря пилотом работоспособности

6 Неудовлетворительные навыки в пилотировании

7 Ошибки в щюцессе выполнения тренировочных

полётов

8 Другие факторы.

Рис.2 Анализ аварийных случаев

КАЧЕСТВО РАБОТЫ

л i

высокое

низкое \

низкая умеренная высокая

НАГРУЗКА

Рис.3 Соотношение между качеством работы человека и рабочей нагрузкой

В некоторых случаях нет так называемого «cross-check», вследствие чего вероятность выполнения неправильного действия (ошибки) увеличивается. На рис.4 приведено распределение контролирующих функций в информационном поле экипажа из двух человек. Как проанализировано выше при усложнении условий полёта вероятность ошибки увеличивается.

_Информационное поле пилотов _

Командира ВС I Второго пилота _

_Перечень работ__

Контроль за выдерживанием параметров полета (ВСУП)

- Контроль за положением ВС в режиме «КИНО»

Контроль показаний ВСС по резервному навигационному контуру,

- Контроль за полетом ВС по трассе

- Контроль за работой СУ, систем и оборудованием;

- Контроль за навигационной обстановкой в полете,

- Ведение связи (и/или) прослушивание на резервной частоте 121,5

МГц и т.п.

Управление системами:

< V HOC rifR ТОП пииипи ГИПРАН _IH4t."i 4,*nu APV. тагг- 1ПШП <1 ТЛ

Рис.4 Информационное поле пилотов в экипаже из двух человек

В тренажерном эксперименте было установлено, что при совместном пилотировании командиром корабля и вторым пилотом, имеющими очень высокие индивидуальные оценки качества выполнения пилотажной техники, точность траекторного движения и качество выдерживания параметров пилотирования заметно падало.

На

Начало разбега.

Установка режима СУ

Контроль параметре»» аре разбеге <N1 мг.ут. гаг Рщом «и )

КОНТРОЛЬ 1.*Щ1ои

Контроль УРлЯЕГд

Решение

ПРОДОЛЖАТЬ ВЗЛЕТ'

Рис. 5 Алгоритм принятия решения на взлёт

рис 5 видно какая нагрузка ложится на экипаж во время выполнения взлета Идет постоянный контроль и обработка информации пилотами но определению возможности выполнения взлета Скоротечность этого этапа полёта приводит к значительному увеличению психофизисшгической нагрузки на пилотов Необходимо уменьши 1ь пик стрессовой ситуации, что позволит избежать ошибочного принятия решения

Из всего вышесказанного напрашивается вывод о том, что двух прекрасных летчиков из одного экипажа нужно разводить С другой стороны, экипаж, состоящий из двух пилотов, по логике вещей, должен состоять из равноценных, взаимозаменяемых пилотов, которые должны дополнять друг друга, резервировать деятельность каждого на любом этапе полета Взаимопонимание и взаимодействие между пилотами в подобном экипаже должно базироваться на совершенно новой

технологии, где должно быть отражено чепгкое разграничение функциональных обязанностей

С целью повышения уровня резервирования деятельное ж членов летного экипажа предлагается ввести статус «пилота-наблюдателя», «пило1ирующего», «непилотирующего» пилотов, «первого пилота», а также предлагается методический подход к подготовке «третьих пилотов» из бывших бортинженеров и штурманов

Во второй главе приведен новый теоретический подход к обоснованию существующих видов взлетов, таких как взлёт" «с тормозов», «без остановки», «с руления», а также «с конвейера», как частного случая взлета «с руления», представленного в интегральном рисунке Представлены теоретические параметры взлётных характеристик для каждого из видов

Взлёт "с тормозов" имел самое широкое распространение в летной деятельности в Советском Аэрофлоте Известны случаи, когда пилот не справлялся с необузданной энергией двигателей, работающих на взлетном режиме, на линии исполнительного старта Несинхронное «снятие» самолета с тормозов, особенно при малых коэффициентах сцепления на ВПП, приводило к выкатыванию за пределы ВПП

В практике зарубежных полетов «взлет с тормозов» применяют всегда, когда длина ВПП ограничена, при высоких температурах наружного воздуха и на высокогорных аэродромах, когда для выполнения безопасного взлета или его прекращения дорог каждый метр В11П. Длина разбега определяется по формуле

var

Lp = J----, (1)

"-о cri R \

G G p 2 6 Jw)

a тяга двигателя R = GB(Cr-V) (2)

При таком виде взлёта длина разбега будет минимальна

Взлёт "без остановки" считается одним из самых комфортабельных взлетов для пассажиров Для самолетов отечественного производства этот

вид взлета рекомендуется применять всегда при пониженном коэффициенте сцепления, т к это достаточно безопасный вид взлета, который может быть рекомендован в ЛЭ в качестве условия расширяющего диапазон ожидаемых условий летной эксплуатации и дополнить РЛЭ ДМС-2 соответствующим инструктивным материалом Однако такой способ взлёта приводит к увеличению длины разбега на взлете на 12 - 15% (Схвзл = шах, ВПП - на уровне моря, в стандартных и штилевых условиях взлета)

Взлёт "с руления" получил широкое распространение для повышения пропускной способности аэропортов Проведенные исследования показывают, что при этом методе взлета расчетные параметры продолжительности и дистанции разбега, выполненные для взлета «без остановки», не превышают 2 - 4 % Эти отклонения не оказывают большого влияния на безопасность полета, а инструктивный материал по технике пилотирования следовало бы адресовать одновременно и для " немедлетгого", и дяя "взлета без остановки" Оба эти метода отличаются высокой устойчивое(ью при разбеге в боковом канале управления самолетом даже при взлете с предельной по силе боковой составляющей скорости ветра и низком коэффициенте сцепления на ВПП Этот тип взлета также обеспечивает комфорт пассажирам.

Взлёт "с конвейера" Для повышения экономической эффективности ЛЭ при тренировочных полетах на самолете ИЛ-96-300 была разработана концепция «взлета с конвейера» В первом приближении по методике исследования этот вид может быть приравнен к методике «взлета с руления» При этом на взлете « с конвейера» не должны быть нарушены расчетные дистанции по прерванному и продолженному взлету Практические полеты показали, что при относительно небольших полетных массах обеспечивается выполнение «взлета с конвейера» даже на номинальном режиме работы двигателей Фактическая экономическая эффективность составляет 30 - 35%

за счет экономии полетного времени и, естественно, авиатоплива, полно1 о или практически исключения руления во времени тренировки Продолжительность тренировки сокращается практически вдвое

Если условия, указанные выше не выполняются, то командир корабля не имеет права взлетать

Для обеспечения полной БП при выполнении подобных взлеюв коэффициент сцепления на ВПП не должен быгь менее Ксц > 0,5, при боковой составляющей силы ветра не более 50% от максимально допустимого " значения При накоплении опыта ДМС по указанной методике, предельные значения ограничительных параметров должны подлежать корректировке в сторону расширения диапазона ОУЭ

Ниже приведен интегральный рисунок (зависимость параметров взлета от его вида, включая полет «с конвейера»), который составлен в виде единого алгоритма выполнения различных способов взлёта взлёт "с тормозов", взлёт "без остановки", взлёт "с руления", взлёт "с конвейера"

При увеличении режима работы двигателей до взлетного (номинального) в процессе разбега по ВПП на взлете, экипаж, занятый стабилизацией направления на взлете, особенно при минимально допустимой горизонтальной метеорологической видимости (вид. - 200м), практически не имеет возможности цолностью отслеживать динамику выхода двигателей на заданный режим Поэюму в целях повышения БП введен контрольный рубеж по скорости

На разбеге при скорости движения не более 170 км/ч (В-737-400, А-319/320/321 Утоетрояьиш,- 80 узлов,) иешшотирующий пилот объявляет о соответствии выхода двигателей на заданный режим «Инструкция по взаимодействию и технология работы экипажа самолета ИЛ-96-300» дополнена соответствующей поправкой Параметр «контрольная скорость» должен найти отражение в РЛЭ новых ДМС

1 -

2-------- -------Взлёт «без остановки»

3. —-.......- ----------Взлёт «с руления»

4. Взлет «с конвейера»

Ьр1 Ьр2

Ьрдв Цм

Рис.6 Зависимость параметров взлета от его вида, включая полет «с конвейера»

В третьей главе описана математическая модель динамики полета самолета Ил-96-300 с учетом особенностей его эксплуатации ММ позволяет удовлетворять потребности числового моделирования при исследовании эффективности ЛЭ и БП самолета ИЛ-96Т с достаточной степенью точности и достоверности

Состояние ВПП

Расчет шассв

Определение подэтапов движения, задание параметров управления ВС

ВСХ и ДХ двигателей

Расчет двигателей

Аэродикамич характеристики

Расчет аэродинамики

Атмосфера ветер, дождь

Расчет атмосферы

Интегрирование уравнений движения, определение координат и параметров движения

Рис.7 Структура ММ движения ВС в СММ ДП ЛА

Важное значение при использовании ММ занимает оценка ее адекватности, показателем которой являются такие количественные характеристики как точность и достоверность

Степень адекватности ММ зависит от достоверности информации о конструктивных особенностях самолета, системы нелинейных дифференциальных уравнений траекторного движения ВС с известными связями, отражающими работу шасси и управление самолетом

Для используемой в работе ММ показано, что по всем критериям и непосредственно по переходным процессам наблюдается сходимость расчетных и экспериментальных результатов с приемлемой достоверностью и точностью ММ

В четвертой главе приведет результаты вычислительных экспериментов при решении задачи о возможности выполнения взлёта «с конвейера» ДМС-2 (Рис 7) Исследования проводились с учетом применения

- различных режимов работы двигателей, 1 к взлётного и номинального,

- разных положений посадочной механизации,

а также рассматривалось влияние отказа критического двигателя (крайнего правого) в момент перехода от послепосадочпого пробега к взлёту

■ 25/40 взлётный (номинальный) режим с торможением

25/25 взлётный (номинальный) режим без торможения продолженный взлёт ^ - прерванный взлёт

Рис. 8 Результаты математического моделирования взлёта «с конвейера».

на возможность продолжения (прекращения) взлета «с конвейера»

Проведённый вычислительный эксперимент подтвердил соблюдение безопасности полётов при аэродромных тренировочных полётах на взлетно-посадочной полосе длиной 3500 м во всех возможных ситуациях и на ВПП 2745 м с концевой полосой безопасности (КПБ) 400 м Выявлена возможность запаздывания начала взлёта от 4 с до 20 с, что позволяет снизить стрессовую нагрузку и дать дополнительное время на принятие решения

Заключение.

Работа направлена на решение большой и важной проблемы гражданской авиации - методическое обеспечение ввода в лётную эксплуатацию новых дальнемагистральных самолётов, расширение диапазона ожидаемых условий эксплуатации, повышение экономической эффективности ЛЭ и обеспечение БП

В результате проведенных исследований были разработаны и предложены'

1 Концептуальные технологические и должностные функциональные обязанности.

«пилотирующего» пилота, «непилотирующего» пилота; «пилота-наблюдателя», «третьего» пилота

1 Включение в программу подготовки летного состава продвижение бортинженера или штурмана через должность третьего пилота на должность командира корабля.

3 Инструктивный материал по выполнению всех известных видов взлёта, включая ранее не применявшиеся на самолетах Ил-96-300 и Ил-96Т полёты " с конвейера" Кроме того, в результате проведения вычислительных экспериментов с помощью системы математического моделирования

динамики полета летательных аппаратов выявлены следующие возможности самолета Ил-96-300

А Возможность проведения аэродромных тренировочных полетов "с конвейера" на ВПП минимальной допустимой длины (Ьвпп > 2745 м). Для обеспечения безопасности полетов подобные ВПП должны бьпь оснащены КПБ длиной не менее 400 м. «

Б В процессе проведения тренировочных полетов "с конвейера" после опускания передней стойки шасси на ВПП определена возможная задержка с началом выполнения взлета от 4 с до 20 с.

Основные публикации по теме диссертант:

1 PC Журавлёв, Д.В Караказов, АВ Кравченко, В.П Усков Методика исследования ошибок в технике пилотирования ВС ГА га взлёте Научный вестник МГТУ ГА Серия Аэромеханика и прочность, № 28,2000 г, с. 101-104

2 Р СЖуравлёв, ДБ Караказов, А.В Кравченко, В П.Усков Исследование нарушений управления в продольном канале самолёта ИЛ-76 Научный весгаик МГТУ ГА Серия Аэромеханика и прочность, № 28,2000 г., с.93-97

3 Р СЖуравлёв, ДВ Караказов, AJ3.Кравченко, BI1 Усков К вопросу о

включении системы координированного разворота (СКР) в режим ручного

...... »

пилотирования ВС Научный вестник МГТУ ГА Серия Аэромеханика и прочность, №28,2000 г., с 98-99.

4. Р СЖуравлёв, А В .Кравченко, В.ПУсков. Анализ индивидуальной *

методики выполнения взлёта. Научный вестник МГТУ ГА Серия Безопасность полётов, № 40,20011, с.45-47

5 PC Журавлёв, АВ.Кравченко, В.ПУсков. О расширении ожидаемых условий летной эксплуатации ДМС на взлёте при полётах «с конвейера» Научный вестник МГТУ ГА Серия Безопасность полетов, № 40,2001 г, с 48-51.

6. А.В Кравченко, ВПУсков, Р СЖуравлёв, ДВ. Караказов Влияние искривления радиоэлектронной глиссады системы ILS на безопасность выполнения

посадки Научный вестник МГТУ ГА Серия Безопасность полетов, № 40,2001 г, с 67-71

7 Р С.Журавлёв, Д В Караказов, АВ Кравченко, В ПУсков О повышении безопасности взлёта на самолёте ИЛ-76, обработанного жидкостью «Арктика-1» МНТК «Гражданская авиация на рубеже веков» Тезисы докладов МНТК - МГТУ ГА, 2001 г., с 85.

8 Д В Караказов, АВ Кравченко, В ПУсков, Р С Журавлев, С В Хлуденцов Разработка оптимальной методики выполнения взлета в зоне ограничения то гаумам на самолёте ИЛ-76 Там же с 85.

9 АВ.Кравченко, Д В Караказов, В П Усков, Р С Журавлёв, С В Хлуденцов Особенности выполнения взлёта в условиях непрогнозируемого сдвига ветра МНТК «Гражданская авиация на рубеже веков». Тезисы докладов МНТК - МГТУ ГА, 2001 г, с.86.

10 АЛ Юриков, РСЖурашхёв, Д.В Караказов, ВПУсков летная эксплуатация спутниковых систем при выполнении специальных полетов МНТК «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества» Тезисы докладов МНТК - МГТУ ГА, 2003 г., с. 36.

11 Р С Журавлёв, ДВ Караказов, В.П.Усков, АВ. Юриков О внедрении параметра времени в контрольный параметр пилотирования на ДМС(2) на взлёте в расчётные параметры РЛЭ МНТК «Г ражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества». Тезисы докладов МНТК - МГТУ ГА, 2003 г,

с 38.

Соискатель.

-п-

Подписано в печать 08 06 05г Печать офсетная Формат 60x84/16 Ыбуч-издл 1,25 уел печ л_Заказ № 1444/^^Д^._Тираж 70 экз

Московский государственный технический университет ГА 125993 Москва, Кронштадтский бульвар, д 20 Редакционно-издатепьский отдел 125493 Москва, ул. Пулковская, д 6а

© Московский государственный технический университет ГА, 2005

í

i

14 5883

РНБ Русский фонд

2006-4 11173

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СТРАТЕГИЯ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТА ЗА СЧЕТ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЭКИПАЖА ДМС-2.

1.1.Анализ деятельности экипажа в маршрутном полете

1.1.1. В условиях обычного полета.

1.1.2. В условиях отсутствия КВС на рабочем месте.

1.1.3. Выполнение полета в отсутствии второго пилота в кабине.

1.2. Программы переподготовки летного состава на ДМС-2.

1.2.1. Концепция теоретической подготовки.

1.2.2. Новый член экипажа - «пилот - наблюдатель».

1.2.3. Концепция "третьего пилота" в экипаже ДМС-2.

1.2.4. Стратегия подбора командирских кадров.

1.3 "Инструкция по взаимодействию и технология работы членов экипажа ДМС"- базовый нормативный документ обеспечения безопасности полета на ДМС-2.

1.3.1. Общие положения и основные принципы взаимодействия членов экипажа ДМС.

1.3.1.2. «Непилотирующий» пилот.

1.3.1.3. «Третий» пилот.

Выводы по главе 1.

Глава 2. РАСШИРЕНИЕ ОЖИДАЕМЫХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДМС-2 НА ВЗЛЕТЕ.

2.1. Взлет «с тормозов»

2.2. Взлет «без остановки». ( Non stop rolling).

2.3. Взлет « с руления».

2.4. Полеты « с конвейера».

2.5. Прерванный взлет.

2.6. Продолженный взлет.

2.7. О назначении "контрольной скорости" на взлете.

2.8. Исследование применимости ARING - 708 А и возможности расширения диапазона ожидаемых условий эксплуатации ДМС-2.

Выводы по главе 2.

Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ДМС-2.

3.1. Выбор математической модели ДМС.

3.2. Структура математической модели движения ДМС-2.

3.3. Оценка адекватности ММ данным ЛИ в СММ ДП ЛА.

3.3.1. Методика обобщенной проверки адекватности ММ экспериментальным данным.

3.3.2. Эвристическая оценка адекватности ММ ДМС-2 по результатам ЛИ самолета Ил-96Т.

Выводы по главе 3.

Глава 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДМС-2 ПРИ ПОЛЁТАХ "С КОНВЕЙЕРА ".

4.1. Общие сведения.

4.2. Ограничения.

4.3. Начальные условия для проведения ВЭ.

4.4. Выполнение полета "с конвейера".

4.4.1. Выполнение полёта "с конвейера" на взлетном режиме (Полный цикл. Табл. 4.1., рис. 4.1 - 4.3).

4.4.2. Выполнение полёта "с конвейера" на номинальном режиме (Полный цикл. Табл. 4.2., рис. 4.3 ).

4.4.3. Выполнение полётов "с конвейера" с минимальнодопусти-мой длины ВПП на взлётном режиме (Табл. 4.3., Рис. 4.4).

4.4.4. Выполнение полётов "с конвейера" с минимальнодопусти-мой длины ВПП на номинальном режиме (Табл. 4.4., Рис. 4.5.).

4.4.5. Продолженный взлёт "с конвейера" при отказе одного двигателя на взлёте

4.4.6. Продолженный взлет "с конвейера" на номинальном режиме при отказе двигателя (№ 4) (Таблица № 4.6, рис. 4.7).

4.4.7. Прерванный взлет при отказе двигателя № 4 на разбеге

Таблица №4.7, рис. 4.8.).

ВЫВОДЫ по главе 4.

Статистические данные Международной организации ГА (ИКАО) и отечественные источники свидетельствуют о том, что за последние четверть века 70% из всех инцидентов авиационных происшествий относятся к так называемому человеческому фактору (Humen Factor) [45]. Под этим выражением понимается все, что связано с ошибками летного и диспетчерского состава, представителей инженерно-авиационных подразделений и служб обслуживания.

Среди прочих версий инцидента с самолетом Як-40 на взлете в а/п Шереметьево в начале 2000 г, есть одна, связанная с ошибкой экипажа. Суть ее заключается в несоответствии угла тангажа, установленного экипажем на взлете, углу отклонения закрылков. Анализ РЛЭ самолета Як-40 показывает на отсутствие информации по расчету градиента набора высоты и рекомендаций по установлению соответствующего угла тангажа самолета при переводе самолета в набор высоты в момент отрыва от ВПП для успешного движения ВС вдоль расчетной траектории.

В ИКАО и отечественной науке проведена огромная работа по изучению феномена Human Factor. Однако следует констатировать, что объем и глубина исследований желает лучшего, т.к. его влияние на БП и экономическую эффективность ЛЭ ВС чрезвычайно высока и не имеет конечного решения. В этой связи представляется целесообразным продолжение исследований траекторного движения ДМС на взлете, тем более с экипажем, состоящим из двух пилотов.

Проблема сокращения количественного состава экипажа в отечественной ГА имеет практически 50-летний опыт. В 50-х годах предпринимались попытки сократить численный состав экипажей самолетов Ли-2, Ил-12, Ил-14 и т.п. Сначала из состава экипажей были выведены штурманы и существенно позже бортрадисты. На сокращение экипажа за счет бортмехаников (бортинженеров) не хватало политической воли, т.к. руководители многих отраслевых подразделений знали и понимали недостаточную техническую оснащенность аэропортов и несовершенство технологических цепей в наземном обслуживании ВС.

Реальная возможность по сокращению численного состава экипажа до 3-х человек появилась только на самолете Ил-96-300. Это сокращение количественного состава экипажа стало возможным, в том числе после разработки и внедрения абсолютно новой и по форме, и по содержанию "Инструкция по взаимодействию и технологии работы экипажа самолета Ил-96-300".

Главной задачей гражданской авиации (ГА), как одной из составляющих единой транспортной системы России, является безопасное, надежное и регулярное обслуживание заказанного объема перевозок. Современные экономические законы страны требуют максимальной экономической эффективности ЛЭ ВС ГА. Она зависит во многом от качества функционирования полиэргатической системы "экипаж - самолет - среда" [29 ].

В названной выше полиэргатической системе основным звеном является экипаж. Его высококачественное функционирование определяется теоретической и практической подготовленностью, пониманием динамики движения самолета в различных ситуациях, знанием соответствующей документации, регламентирующей летную работу, и совершенной, качественной и адекватной информацией о состоянии регулируемого объекта, которым является ВС. Все это является главными составляющими профессионализма. [10-13,20,21-31].

Современный пилот - представитель динамичной профессии. В каждом новом выпускающемся поколении самолетов со всей очевидностью просматриваются последние достижения авиационного научно-технического прогресса. Сравнительно легко наблюдаются изменения во внешних обводах нового ВС. Но основные технические, технологические и другие новшества не столь очевидны и не бросаются в глаза.

В ЛЭ ВС очень высока цена ошибки пилота. В ряде случаев она (ошибка) способствует выходу самолета на границы критических режимов. Поток информации, в котором работает пилот, очень высок. Если пилота рассматривать, как канал связи, то интенсивность потока информации не должна превышать его предельного психофизиологического уровня пилота. Это требование приобретает особое значение при отказе функциональных систем и оборудования ВС, особенно в сложных метеорологических условиях, когда к ординарному потоку информации добавляется приращение напряженности, связанной с источником осложнения. Интегральное влияние выше перечисленных источников осложнения условий деятельности экипажа приводит к дополнительным трудностям летной эксплуатации ВС, к ухудшению характеристик его устойчивости, управляемости, траекторного движения и уровня БП [3,6,9,11,14,16, 23-26, 35,45].

За прошедшие 100 лет приборная доска претерпела огромные изменения. И если теперь всю ту информацию, которую содержит бортовая ЭВМ, вывести одномоментно на приборную доску пилотов, то этот поток информации намного превысит его психофизиологические возможности десятка пилотов.

Повышение технической сложности систем и оборудования дальнего магистрального самолета, который будет эксплуатироваться экипажем из двух пилотов (ДМС-2) накладывает особый отпечаток на деятельность экипажа. Поэтому профессиональная эрудиция, аналитические способности пилотов, вопросы взаимодействия между членами экипажа на различных этапах полета приобретают особое значение в обеспечении БП.

В этой связи целесообразно привести выступление ведущего пилота МГА Н.Д. Карпеева [18].

Одним из основных условий к ДМС по мнению американской делегации, принимающих активное участие в сертификации самолета Ил-96Т, является: им должен управлять в полете экипаж в составе двух пилотов.

Высокий уровень автоматизации и надежности самолетных систем и оборудования позволяет распределить весь объем деятельности по управлению ВС между двумя пилотами. Поэтому характер деятельности экипажа сводится к выполнению функций, связанных с управлением и контролем за работой бортовых систем и оборудования ВС. Таким образом, оба пилота в большей степени становятся операторами по управлению БПНК, нежели собственно пилотами в классическом понимании этого слова. Так, количество управляющих воздействий при пилотировании самолетов типа А-320, А-340, по сравнению с обычным (штурвальным) сокращается на 75%. Поэтому в литературе таких пилотов называют "пилоты-операторы".

Создание высокоавтоматизированных систем с высокой степенью надежности требует больших финансовых вложений. Но мировая ГА идет на это, т.к. при длительной ЛЭ снижаются затраты на оплату деятельности экипажа. В себестоимости летного часа в зарубежных

АК эти затраты составляют около 15%, и для их уменьшения руководители АК сознательно идут на уменьшение количественного состава экипажа. Накоплен 15-летний опыт полетов экипажами, состоящими из двух пилотов. Однако на сегодня единодушного мнения о путях повышения БП при этом нет. Состав экипажа из двух пилотов, обоснован только экономическими соображениями.

Справка: доля оплаты экипажа из двух пилотов в себестоимости летного часа на самолетах А-310 и Б-767 составляет в ОАО "АЭРОФЛОТ" лишь 1,5%, хотя в зарубежных АК эта часть расходов на порядок выше. Безусловно, экономическая целесообразность должна разумно сочетаться с другими вопросами ЛЭ и в первую очередь с БП.

Из теории автоматических систем известно, что наибольшей надежностью обладают системы, имеющие не менее трех параллельно работающих каналов. Отказ одного из каналов системы с тройным резервированием не приводит к потере работоспособности всей системы.

Пример: тройное резервирование в измерении высоты обеспечивается тремя радиовысотомерами (РВ), тремя СВС, в блоке центральных гировертикалей - тремя ЦГВ и т.п. Это в какой — то степени должно относиться к количественному составу экипажа, особенно, когда речь идет о взаимоконтроле - как основы безопасности полета". Это выступление следует считать отраслевой политикой бывшего МГА, как государственной организации, к идее сокращения экипажа ДМС до двух пилотов.

В зарубежных материалах по исследованию профессиональной деятельности экипажей, состоящих из двух или трех пилотов, есть очень важный вывод: усложненной условий полета взаимоконтроль между членами экипажа мгновенно прекращается [18].

В журнале Flight International (13, Marth 1975, 405) командир корабля Б-707, АК Lufthansa спрашивает профессионалов: "When did you last see your engineer?" ("Когда Вы видели вашего бортинженера последний раз?"). Этой статье предшествовало следующее событие:

Самолет Б-707 следовал курсом на Европу на эшелоне 370 (11300м), когда в районе г. Гандер (о. Ньюфаундленд) почти одновременно остановились все четыре двигателя. Самолет обесточштся, а командир корабля приступил к аварийному снижению. На высоте около 9000м, т.е. когда уже было потеряно более 2000 м высоты и было пересечено два эшелона со встречным движением, бортинженеру удалось запустить ВСУ, а затем и двигатели. Экипаж занял заданный эшелон, и полет был продолжен. Отказу двигателей предшествовала перекачка топлива в задние баки для создания задней центровки, при которой расход топлива наименьший. Никто из пилотов деятельность бортинженера не контролировал и, естественно, не резервировал, да и сам бортинженер забыл о проводимой им операции, связанной с перекачкой топлива. В результате топливо полностью было выкачено из расходных секций. Поэтому двигатели остановились.

В статье командир корабля задавал вопрос коллегам профессиональным капитанам ВС об уровне резервирования в их экипажах. Статья прошла незаметно и не вызвала желаемой дискуссии. Возможно , это было связано с низким уровнем резервирования и в других экипажах, и в других АК.

С тех пор прошло более 25 лет, а вопрос резервирования деятельности между членами экипажа в пилотской кабине актуален по сей день. Можно привести достаточное количество примеров, подтверждающих вывод (происшествиям с самолетами А-320, Б-757, Б-767, А-310 и т.д.), что экипаж, состоящий из двух пилотов, не всегда обеспечивает достаточный уровень контроля и, естественно, это приводит к пропуску ошибок и к дополнительным нагрузкам на экипаж.

Против подобного сокращения численного состава экипажа выступали командиры кораблей многих авиакомпаний. В некоторых авиакомпаниях возникали даже конфликты (забастовки) трудовых коллективов с администрациями АК, но впервые полеты на самолетах А-300, с экипажем из двух пилотов, начались в Европе.

Продолжительность беспосадочного перелета на ДМС из г. Москвы в аэропорты гг. Сиэтл, Сеул, Сингапур и т.п. намного превышает суточную норму рабочего времени такого экипажа. В этих условиях особенно тщательно должны быть разработаны вопросы резервирования деятельности членов экипажа, целью которых является повышение БП. Экономическая эффективность бессмысленна без обеспечения надлежащего уровня безопасности полета.

Каждый новый ДМС характеризуется большим количеством показателей и зависит от надежной и безотказной работы его конструкции, двигателей, самолетных систем и оборудования. Он совершеннее своего предшественника. Однако психофизиологические возможности пилотов через 100 лет спустя остаются на уровне Братьев Райт, хотя существенно повысилась летное мастерство и теоретическая подготовленность летного состава, изменился интеллект, повысился опыт в управлении ДМС [6, 18, 20, 21-31].

Следующее звено полиэргатической системы - современные ДМС, которые впервые оснащаются зарубежными двигателями и средствами электронной индикации и навигации. Это позволяет пилотировать ВС в автоматическом режиме на всех этапах полета практически без участия, но под непрерывным наблюдением пилотов.

Комплекс этих и других мер позволило сократить состав экипажа до двух пилотов.

Воздушная среда», как составная часть системы, всегда отличается от условий, призванных называться стандартными. Она всегда создавала определенные трудности, усложняющими ЛЭ. Сложные метеорологические условиями нередко становились основными источниками инцидентов и авиапроисшествий [5, 8, 12, 15, 20. 22. 33, 40, 46].

Проблема повышения эффективности ЛЭ и БП требуют системного подхода к ее решению. Такой подход обеспечивает комплексность и широту охвата, рассмотрения и отслеживания большого числа условий, связей и факторов, влияющих на возникновение, ход и исход особых ситуаций полета.

Системный подход в решении проблемы освоения каждого нового типа самолета в ГА достигается построением единой модели проведения эксплуатационных ЛИ и технического обслуживания на базе опыта и знаний, приобретенных при освоении предыдущих типов ВС. При этом необходимо учитывать ситуации, явления и факторы, возникавшие в ходе приобретения предыдущего опыта. На него оказывают влияние следующая группа факторов: профессиональный отбор и подготовка авиационного персонала, на который возлагается задача проведения ЛИ; особенность взаимодействия между членами экипажа на различных этапах полета в простых и сложных условиях в зависимости от состава экипажа;

- своевременность обнаружения, устранения конструктивно-производственных недостатков и повышение качества технического обслуживания испытываемой авиационной техники;

- организация базового подразделения для проведения ЛИ.

Современное экономическое и политическое состояние в стране потребовало применения абсолютно новых форм и методов сотрудничества между «Разработчиком» и «Эксплуатантом». Поэтому проблема повышения эффективности ЛЭ и БП на различных этапах полета за счет совершенствования форм деятельности внутри экипажа была возложена на «Эксплуатанта», т.к. он обладает несравненно большим опытом и знаниями в области распределения и перераспределения функциональных обязанностей между " членами экипажа на всех этапах полетов.

Особенность деятельности в сокращенном составе требует более подробного описания функциональных обязанностей членов экипажа на всех этапах полета. Поэтому требуется разработка качественно новых понятий, определений и статуса "пилотирующего" и "непилотирующего" пилотов для экипажа, состоящего из двух пилотов.

Для окончательной оценки пригодности ВС к отрыву и продолжения взлета на самолете Ил-96-300 была введена новая характерная точка - «Контрольная скорость», равная 170 км/ч. Это новшество пришлась по вкусу экипажам в ОАО «АРМАЛ». В этой точке происходит окончательная проверка систем и оборудования, производится интегральная оценка пригодности самолета к продолжению взлета. Необходимость внедрение подобной точки «Контрольная скорость» в «Технологии» экипажа ДМС-2 очевидна.

В целях повышения БП на ДМС новых образцов необходима разработка "Методики выполнения полета на ДМС-2", в которую должны быть включены наиболее типичные примеры ЛЭ в сложных условиях полета, отличающиеся необходимостью применения особых процедур управления ВС, не рассмотренных в Стандартах и Рекомендуемой практике ИКАО.

Несмотря на рост уровня автоматизации управления ВС , требования к его технике пилотирования пилота не снижаются. Поэтому традиционные формы обучения летного состава при переподготовке с одного типа самолета к другому стремительно отмирают из-за своей рутинности и дороговизны. Так ушли в прошлое многочасовые программы аэродромных тренировочных полетов. Стало ясно, что при переподготовке для работы на новом типе самолета профессионального пилота не нужно обучать летному делу, как таковому. Динамический стереотип управления самолетом, усвоенный на предыдущих типах ВС, закрепляется на уровне второй сигнальной системы. Но адаптация к новым пилотажно-навигационны, информационным и сигнальным системам, как оказалось, проходит значительно медленнее. Для ускорения процесса адаптации ко всему новому в пилотской кабине к новым системам необходимы новые принципы формирования экипажа.

В МГТУ ГА разработана «Система математического моделирования динамики полета летательных аппаратов» (СММ ДП JIA). Она позволила провести научно-техническое сопровождение ввода в летную эксплуатацию самолётов Ил-86, Ил-96-300 и Ил-96Т, продемонстрировав высокую степень адекватности результатам ЛИ [47, 59-68]. Фактически СММ ДП ЛА стала межотраслевой, т.к. результаты многочисленных исследований приняты в АК им. С.В. Ильюшина, АК им. А.Н. Туполева, ОАО «Аэрофлот», ГТК РОССИЯ, Домодедовском производственном объединении, ГосНИИ ГА, ГСГА и др. предприятиями.

Во многих российских авиакомпаниях ,и в первую очередь в ОАО «АРМАЛ», накоплен определенный опыт применения вычислительной техники в разработке и внедрении различных обучающих программ, выявлению ошибок в технике пилотирования и нарушений летной дисциплины с помощью средств объективного контроля. Очевидно, этот опыт следует использовать при внедрении новых ДМС в ГА. Поэтому в данной работе продолжается использование СММ ДП ЛА с внесением поправок по результатам эксплуатационных ЛИ и особенностям техники пилотирования на новых и новейших ДМС.

Современные методы исследования поведения самолета весьма сложны и трудоемки, а летный эксперимент является наиболее опасным из всех типов испытаний. Поэтому использование адекватных математических моделей (ММ) траекторного движения самолета - единственный способ исследований наиболее безопасного и дешевого решения поставленных задач БП и ЛЭ ВС.

В настоящее время в ряде научно-исследовательских организаций ГА и авиационной промышленности разработаны достаточно полные ММ траекторного движения ЛА, эргатических систем, пилота, внешней среды, которые позволяют проводить разносторонние исследования. В этом направлении успешно работают научные коллективы в ГосНИИ ГА, Академии ГА, МГТУ ГА , ВТАУ им. Н.Е. Жуковского и др.

Особое место занимают работы С.М. Белоцерковского [4], , П.В. Картамышева [14], Котельникова Г.Н. [17], Лысенко Н.М. [17], Радченко Н.М. [17], В.А. Пономаренко [33], В.Г. Ципенко[57-58], М.С. Кубланова [22,47, 59-68],, В.П. Ускова [36-39, 49-53, 55, 56], и др.

Опубликован ряд материалов, посвященных решению частных проблем «человеческого фактора», распределению обязанностей между членами экипажа [14,30,36].

Наибольший интерес с точки зрения повышения БП и экономической эффективности представляют те, в которых исследовались проблемы взаимодействия пилотов, оптимизации деятельности экипажа на всех этапах полета [14,36].

Исходя из вышеизложенного, были сформулированы цель и задачи настоящего исследования.

ЦЕЛЬ ДИССЕРТАЦИИ - Расширение диапазона ожидаемых условий эксплуатации дальнего магистрального самолёта, с экипажем из двух пилотов, на основе формирования экипажа, позволяющей резервировать его деятельность в полёте.

ОБЪЕКТОМ ИССЛЕДОВАНИЯ ЯВЛЯЕТСЯ СИСТЕМА «ЭКИПАЖ -САМОЛЁТ ИЛ-96-300».

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:

1. Обоснование введения новых должностных обязанностей в экипаже ДМС-2.

2.Разработка вариантов замещения основных членов экипажа новыми должностными лицами, как средство повышения уровня резервирования и БП при выполнении сверхдальних и сверхпродолжительных полётов.

3. Обоснование выполнения различных методов взлёта, включая взлёт «с конвейера».

4. Оценка возможности лётной эксплуатации ДМС-2 на минимальнодопустимой длине ВПП, включая аэродромные тренировочные полёты «с конвейера», с помощью СММ ДП Л А.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. При решении перечисленных задач использовался метод математического моделирования и результаты лётных испытаний, а так же анализ нормативной документации.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы состоит в том, что:

- разработаны новые методические подходы к усилению экипажа за счёт внедрения новых должностных обязанностей;

- обосновано применение различных видов взлёта, применяемых в международной практике, а также полёта с конвейера;

- выполнен всесторонний анализ полученных результатов математического моделирования.

ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ решения поставленных задач подтверждается:

- непосредственным сравнением численных расчетов с результатами ЛИ;

- непротиворечивостью полученных на ММ численных рас-четов экспериментальным данным по статистическим критериям.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ состоит в том, что полученные в ней результаты могут быть использованы в производственной деятельности лётных подразделений, поскольку позволяют:

- совершенствовать методы и средства внутрикабинных связей взаимодействия между членами экипажа;

- повысить безопасности полётов за счёт резервирования деятельности экипажа;

- сохранить опытные кадры на международных воздушных линиях в качестве «третьих пилотов»;

- обеспечить экономию всех видов ресурсов за счёт внедрения полётов «с конвейера».

А так же разработаны рекомендации по применению различных способов взлёта.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ.

Основные материалы выполненных исследований докладывались и получили положительную оценку на заседаниях кафедральных семинаров в МГТУ ГА (2000-2003г), в авиакомпании «АЭРОФЛОТ» (2001-2002гг), а так же на международных научно-технических конференциях в период 1999-2003гг.: МГТУ ГА (г. Москва).

РЕАЛИЗАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ.

Основные результаты, полученные в работе, имеют практическое, научное и учебно-методическое значение, что подтверждается их использованием и внедрением в НИР и учебный процесс на кафедре аэродинамики, конструкции и прочности летательных аппаратов (АКПЛА) Московского государственного технического университета гражданской авиации (МГТУ ГА), в авиакомпании «Аэрофлот» в учебном процессе Центра подготовки авиационного персонала (ЦПАП ОАО Аэрофлот), в Ульяновском высшем авиационном училище гражданской авиации (УВАУ ГА), при подготовке членов лётных экипажей , в Академии гражданской авиации по дисциплине «Аэродинамика и динамика полёта» .

ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников. Основное содержание работы изложено на 200 страницах, в том числе 165 страниц машинописного текста, 3 таблицы, 24 рисунка. Список использованных источников включает 69 наименований.

В первой главе анализируется деятельность членов лётного экипажа при выполнении их функциональных обязанностей в полёте. Исследования показывают, что слабым звеном в полиэргатической системе «экипаж-самолёт-среда» является экипаж. В некоторых случаях нет так называемого «cross-check», вследствие чего вероятность выполнения неправильного действия (ошибки) увеличивается. С целью повышения уровня резервирования деятельности членов лётного экипажа предлагается ввести статус «пилота-наблюдателя», «пилотирующего», «непилотирующего» пилотов, «первого пилота», а также предлагается методический подход к подготовке «третьих пилотов» из бывших бортинженеров и штурманов .

В конце главы представлены выводы.

Во второй главе приведён новый теоретический подход к обоснованию существующих видов взлётов, таких как взлёт «с тормозов», «без остановки», «с руления», а также «с конвейера», как частного случая взлёта «с руления», представленного в интегральном рисунке. Представлены теоретические параметры взлётных характеристик для каждого из видов.

В конце главы представлены выводы.

В третьей главе описана математическая модель динамики полета самолета Ил-96Т с учетом особенностей его эксплуатации. ММ позволяет удовлетворять потребности числового моделирования при исследовании эффективности ЛЭ и БП самолета ИЛ-96Т с достаточной степенью точности и достоверности.

Важное значение при использовании ММ занимает оценка ее адекватности, показателем которой являются такие количественные характеристики как точность и достоверность

Степень адекватности ММ зависит от достоверности информации о конструктивных особенностях самолета, системы нелинейных дифференциальных уравнений траекторного движения ВС с известными связями, отражающими работу шасси и управление самолетом.

Для используемой в работе ММ показано, что по всем критериям и непосредственно по переходным процессам наблюдается сходимость расчетных и экспериментальных результатов с приемлемой достоверностью и точностью ММ.

В конце третьей главы представлены выводы.

В четвертой главе приведены результаты вычислительных экспериментов при решении задачи о возможности выполнения взлёта «с конвейера» ДМС-2. Исследования проводились с учётом применения различных режимов работы двигателей (взлётного и номинального), а также рассматривалось влияние отказа критического двигателя (крайнего правого) в момент перехода от послепосадочного пробега к взлёту на возможность продолжения взлёта «с конвейера». Проведённый ВЭ подтвердил соблюдение БП при аэродромных тренировочных полётах на B1I11 длиной 3500 м во всех возможных ситуациях и на ВПП 2745 м с КПБ 400 м . Выявлена возможность запаздывания начала взлёта от 4 с до 20 с, что позволяет снизить стрессовую нагрузку и дать дополнительное время на принятие единственноправильного решения.

1. СТРАТЕГИЯ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТА ЗА СЧЕТ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЭКИПАЖА ДМС-2

Выводы по главе 4

1. Результаты математического моделирования подтверждают соблюдение условий БП при тренировочных аэродромных полетах "с конвейера" на ВПП длиной 3500 м во всех возможных ситуациях, в том числе с отказом двигателя.

2. Результаты математического моделирования указывают на возможность расширение ожидаемых условий эксплуатации ДМС с ВПП длиной 2745 м. Обязательным условием для выполнения тренировочных аэродромных полетов "с конвейера" на ВПП этого класса должно быть наличие КПБ длиной не менее 400 м. Для принятия окончательного решения о возможности такой эксплуатации необходимо проведение ЛИ и изучение климатических особенностей аэродрома.

3. В целях снижения стрессовых нагрузок летного состава при тренировке "с конвейера" выявлена возможность запаздывания начала взлета на время от 4 с до 20 с в зависимости от ситуации.

4. РЛЭ новых ДМС должны содержать инструктивный материал по производству тренировочных аэродромных полетов "с конвейера", поскольку приносят авиакомпаниям вполне ощутимую экономию, как при вводе в строй новых самолетов, так и в текущей эксплуатации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Работа направлена на решение большой и важной проблемы ГА -методическое обеспечение ввода в лётную эксплуатацию новых ДМС, расширение диапазона ожидаемых условий эксплуатации, повышение экономической эффективности лётной эксплуатации и обеспечение безопасности полетов.

В результате проведенных исследований были разработаны и предложены:

1. Концепту алы тые технологические и должностью функциональные обязанности: пилотирующего» пилота; «непилотарующего» пилота; «пилота-наблюдателя»; «третьего» пилота.

2. Включение в программу подготовки лётного состава продвижение бортинженера или штурмана через должность третьего пилота на должность командира корабля.

3. Инструктивный материал по выполнению всех известных видов взлёта, включая ранее не применявшиеся на самолетах Ил-96-300 и Ил-96Т полёты " с конвейера".

Кроме того, в результате проведения вычислительных экспериментов с помощью системы математического моделирования динамики полета летательных аппаратов выявлены следующие возможности самолета Ил-96-300:

4. Возможность проведения аэродромных тренировочных полетов "с конвейера" на ВПП минимальной допустимой длины (Ц™ ^ 2745 м). Для обеспечения безопасности полетов подобные ВПП должны быть оснащены КПБ длиной не менее 400 м.

5. В процессе проведения тренировочных полетов "с конвейера" возможна задержка после опускания перед ней стойки шасси перед взлетом от 4 с до 20 с.

1. Аэродинамика и динамика полета магистрального самолета. (Под редакцией академика РАН Г.С. Бюшгенса).- Москва-Пекин.: Изд. Отдел ЦАГИ, АВИА-ИЗДАТЕЛЪСТВО КНР, 1995,-772с.

2. Аронин Г.С. Практическая аэродинамика М.:ВИМО СССР, 1962, -384 с.

3. Аэромеханика самолета (под. Ред Бочарова А.Ф.). -М.: Машиностроение, 1977,-415с.

4. Баранов А.М., Солокин С.В. Авиационная метеороголия.-JI.: Гидрометиздат,1981 .-415с.

5. Бехтер В.П., Борисов А.И., Васин И.С., Муравьев Г.Г. и др. Аэродинамика самолета Ил-96-300.- Ульяновск.: МП "ТЕМП", 1993,-234 с.

6. Васильченко К.К., Леонов В. А. и др. Летные испытания самолетов.-М.: Машиностроение, 1996, -720 с.

7. Воробьев В.Г., Кадышев И.К. Авиационные приборы управляющих систем.-М.: Транспорт,1978,-160с.

8. Гмурман В. Е. Теория вероятности и математическая статистика.-М.:Высшая школа, 1977, -497 с.

9. Евсеев В.А., Усков В.П. К анализу деятельности КВС

10. Ту-154 при заходе на посадку в особых условиях с помощью математического моделирования. В книге«Обеспечение безопасности полетов при эксплуатации гражданских воздушных судов».-М.: МИИГА, 1987, -74-76С.

11. Зигель А., Вольф Дж. Моделирование группового поведения в системе человек-машина.-М.:Мир. 1973,-264 с.

12. Картамышев П.В., Игнатович М.В., Оркин А.И. Методика летного обучения.-М.:Транспорт, 1987,-278 с.

13. Качаровскмй И.Б. Распределение и переключение внимания при полетах по приборам.-М.:Воениздат, 1972,-281 с.

14. Королюк B.C., Портенко Н.И., Скороход А.В. и др. Справочник по теории вероятности и математической статистике.— М.:Наука.1985.-640с.

15. Котельников Г.Н., Лысенко. Н.М., Радченко М.И. Динамика и безопасность полета.-К.:Высшая школа, 1989, -336с.

16. Карпеев Н.Д. Выступление от 23.09.1996 г. на семинаре в Ульяновском ВАУ по поводу внедрения новой авиационной техники.

17. Карпеев Н.Д., Перепелица В.И., Карпиков Н.В., Усков В.П. Частная методика выполнения взлета с высокогорного аэродрома при высоких температурах наружного воздуха на самолете Ил-86.-М.:МТ РФ, ДВТ, МГТУ ГА, 1994, -1с.

18. Карпеев Н.Д., Иванов В.Э., Матковский К.Е., Муратов

19. А.А. Возможности безопасного продолженного взлета тяжелого транспортного самолета при отказе двигателя на скользкой ВПП с боковым ветром. (АООТ "Аэрофлот", МГТУ Г А, Москва, Россия,1996,-2с.

20. Карпеев Н.Д., Иванов В.Э., Муратов А.А., Матковский К.Э. Моделирование особых случаев взлета тяжелого транспортного самолета в условиях опасных внешних воздействий. (АООТ "Аэрофлот", МГТУГА. Москва, Россия,1997, -2с.

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

22. Михайлов В.В., Михайлова Т.Ф., Филатов Г.А. Методырасшифровки полетной информации. -JI.: ОЛАГА, 1987, -254с.

23. Наставление по производству полетов (HIИ1-ГА-85).-М.: Воздушный транспорт, 1985, 393 с.

24. Нормы летной годности самолетов СССР (НЛГС-З).-М. межведомственная комиссия по нормам летной годности гражданских самолетов и вертолетов СССР, 1984, -254 с.

25. Николаев Л.Ф. Аэродинамика и динамика транспортных самолетов. -М.: Транспорт, 1990, -392 с.

26. Никольский С.М. Элементы математического анализа. -М.: Наука, 1989, -224 с.

27. Оуэне И.А. Летная эксплуатация. Организация работы экипажа- М.: Транспорт,1987,-224с.

28. Руководство по летной эксплуатации самолета Ил-96-300 (РЛЭ самолета Ил-96-300).- М. .Министерство транспорта. РФ, Департамент воздушного транспорта, 1992,-562 с.

29. Руководство по летной эксплуатации самолета Ил-96Т (РЛЭ самолета Ил-96Т).-М.:АК им. С.В.Ильюшина, кн.1, кн.2 и кн.З, 1996.

30. Скрипниченко С.Ю. Оптимизация режимов полета самолета.-М.Машиностроение,1975,-191 с.

31. Тайц М.А. Теоретические основы методов определения в полете летных характеристик самолетов. Применение теории подобия.-М. -.Машиностроение,1983,-123с.

32. Усков В.П. Исследование эффективности деятельности экипажа воздушного судна и рационализация распределения функций в режиме предпосадочного планирования, Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.-К.КИИГА. 1976,-139с.

33. Усков В.П. Стратегия пилотирования воздушного судна в условиях сдвига ветра.-М.МИИГА, вып.1, информационно-консультативное издание, 1992, -68 с.

34. Усков В.П. Математическое моделирование движения ВС в условиях сдвига ветра.-М.:МИИГА, вып.2. Методические указания по дипломному проектированию, 1989,-24с.

35. Усков В.П. Стратегия пилотирования воздушного судна при сдвиге ветра.-М.:МИИГА, диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, 1992,-459с.

36. ФАС России, Информация о состоянии БП в ГА Российской федерации за 1995-98гг.

37. А.В. Честнов. Летная эксплуатация самолета.-М.:ВИМО СССР, 1962,-248с.

38. Federal Aviation Requirments (FAR)

39. Jet Aircraft Requirments (JAR)42 .British Standard Requirments

40. Pilot errow. The Human Factor/ Flitted by Roland Hurst and

41. Leslie P. London Toronto Sydney New York,1982,254pp.

42. Ethin B. Denamics at flight, New York, 1959, 134 p.1. ОТЧЕТЫ:

43. Карпеев Н.Д., Сысовский В.Б., Усков В.П. Частные особенности технологии экипажа самолета Ил-96-300, связанные с системами управления.-М. :МГТУ ГА, Сб. научных трудов, 1996,-1с.

44. Карпеев Н.Д., Сысовский В.Б. Отказы и неисправности ПС-90 на самолете Ил-96-300 и особенности действий экипажа при продолженном взлете. М. :МГТУ ГА, Сб. научных трудов, 1996,-1с.

45. Мельников С.А., Маркелов П.Ю., Сысовский В.Б., Усков В.П. Исследование влияния дождя на аэродинамические и двигательные характеристики и параметры траекторного движения самолета. -М.: МГТУ ГА, Сб. научных трудов, 1998, 2с.

46. Моисеев Е.М., Ципенко В.Г. О математическом моделировании посадки транспортного самолета с пониженным коэффициентом сцепления и боковым ветром. -М.: ГосНИИ ГА, Кн. Вопросы аэродинамики и прочности ВС гражданской авиации, вып. 243, 1985, С. 73-81.