автореферат диссертации по транспорту, 05.22.14, диссертация на тему:Теоретические и методологические основы эксплуатации летательных аппаратов при выполнении строительно-монтажных работ и транспортировке грузов на внешней подвеске

На правах рукописи УДК 629.73.014

Козловский Владимир Борисович

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ СТРОИТЕЛЬНО-МОНТАЖНЫХ РАБОТ И ТРАНСПОРТИРОВКЕ ГРУЗОВ НА ВНЕШНЕЙ ПОДВЕСКЕ

Специальность 05.22.14 — эксплуатация воздушного транспорта

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 2004

Работа выполнена в Открытом акционерном обществе Научно-производственная компания "Применение авиации в народном" хозяйстве".

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

член-корреспондент РАН, доктор технических наук, профессор

Михеев Сергей Викторович; доктор технических наук, профессор Желанников Александр Иванович; доктор технических наук, профессор Ципенко Владимир Григорьевич.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:

Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации.

Защита состоится 24 июня 2004 г. в 15 часов на заседании диссертационного Совета Д 223.011.01 в Московском государственном техническом университете гражданской авиации по адресу: 125993, ГСП-3, Москва, А-493, Кронштадтский бульвар, дом 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан "_"_2004 г.

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

Ученый секретарь Диссертационного Совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Решение задач, поставленных перед транспортной системой страны, требует от эксплуатационных подразделений гражданской авиации (ГА) дальнейшего повышения эффективности летной эксплуатации (ЛЭ) и уровня безопасности полетов (БП) воздушных судов (ВС) Кроме этого, в настоящее время заметно возросли требования с точки зрения экономической, технической и экологической эффективности применения авиации в различных отраслях экономики.

Высокая эффективность и БП летательных аппаратов (ЛА) неразрывно связаны друг с другом и непосредственно зависят от качеств самого ЛА и пилота, управляющего им. Качества любого ЛА характеризуются тремя основными свойствами - устойчивостью, управляемостью и маневренностью, а также существенно зависят от надежной и безотказной работы конструкции, двигателей и систем ЛА. В свою очередь, качество пилотирования определяется теоретической и практической подготовкой пилота, пониманием динамики ЛА в различных ситуациях и знанием соответствующих инструкций по эксплуатации ЛА.

Поскольку вопросы устойчивости, управляемости и БП для ЛА являются важнейшими и тесно связанными между собой, то методы как теоретических, так и экспериментальных исследований обеспечения необходимых показателей этих качеств ЛА, относятся к числу достаточно сложных проблем. Трудности в изучении и понимании этих проблем вытекают, с одной стороны, из-за большого числа параметров и эксплуатационных ограничений, влияющих на режим полета, а, с другой стороны, из-за большого числа летных и эксплуатационных ограничений, предписываемых пилоту в нормативных документах по эксплуатации ЛА конкретного типа и определяющих предельные режимы полета, пилотирование на которых требует повышенного внимания. Эти проблемы получили достаточно подробное освещение в работах Пышнова B.C., Ветчинкина В П., Остославского И.В., Федулова В.А., Бравермана А.С., Володко A.M. и др.

Вертолеты давно стали неотъемлемой частью авиационного парка любого современного государства. Идея применения вертолетной техники при выполнении транспортных и строительно-монтажных |

самого момента создания вертолетов. Большой вклад в становление и развитие винтокрылой техники, в изучение и использование ее особенностей внесли такие ученые, как Юрьев Б Н , Братухин И П , Миль М Л , Камов Н И., Сикор-ский И.И, Тищенко М.Н, Михеев СВ.

Помимо вертолетов, в истории авиации известны и другие типы ЛА, которые можно успешно использовать для транспортировки крупногабаритных грузов и проведения СМР. К таким ЛА необходимо отнести нетрадиционные аэростатические летательные аппараты (АЛА) - дирижабли, вертостаты, тепловые дирижабли (термопланы) И хотя решение этих задач много раз рассматривалось на государственном уровне, тем не менее, на сегодняшний день нет пока окончательных решений по определению места нетрадиционных АЛА в транспортной системе. Здесь пока идет процесс научно-технического поиска по определению оптимальных типов АЛА, выбору их компоновочных схем, конструктивных решений и технико-экономических обоснований. Исследованием этих задач занимаются многие научные и производственные организации авиационной промышленности и ГА, однако, эти исследования разобщены и не имеют концентрированных организационных форм.

В настоящее время уже известны примеры практического применения дирижаблей и вертостатов, проводятся теоретические изыскания по совершенствованию их компоновочных схем, конструктивных решений и поиску видов применения в различных отраслях экономики. В этой области наиболее известны работы последних десятилетий Ларина А.В, Горелова Ю.А., Рощина В.Ф., Ципенко В Г, Журавлева В Н, Чауса Э.Ф, Арие М.Я., Пясецкого Ф.Н.

Среди активных организаций по проведению изысканий использования АЛА для выполнения транспортных операций можно отметить ЦАГИ, НПК "ПАНХ", МАИ, МГТУ ГА, КБ Авиационной Промышленности, а также отдельных энтузиастов в области воздухоплавания. Работа здесь, в основном, направлена на поиск конструктивных решений АЛА, оценки возможностей их использования в отраслях народного хозяйства, на транспортных работах и технико-экономическое обоснование их преимуществ перед традиционными ЛА. Из-за отсутствия финансирования работы в этом направлении еще далеки от завершения.

Весомый вклад в разработку методов транспортировки грузов на внешней подвеске и проведения СМР внесли такие известные ученые, как Логачев Ю Г., Исаев С А., Широков Н А, Рощин В Ф , Сумовский Н А. Однако анализ отечественной и зарубежной литературы, посвященной как авиации вообще, так вер-толетостроению и нетрадиционным АЛА в частности, позволяет сделать вывод о том, что в настоящее время ощущается острый недостаток материалов, связанных с разработкой новых комплексных методов решения проблемы транспортировки грузов на внешней подвеске и проведения СМР с помощью различных типов ЛА. Можно утверждать, что работ, в которых широко и полно освещались бы указанные вопросы с позиций системного подхода, явно недостаточно, хотя потребность в них очень велика. Предлагаемая диссертационная работа должна восполнить серьезный пробел в рассматриваемой проблеме.

Таким образом, в предлагаемой работе решается важная и актуальная народно-хозяйственная проблема транспортировки грузов и проведения СМР с помощью традиционных и нетрадиционных ЛА в отраслях экономики за счет использования методов математического моделирования движения ЛА, создания новых и совершенствования современных комплексных теоретических и экспериментальных методов исследования.

Идея диссертационной работы состоит в том, чтобы при разработке рекомендаций и предложений по повышению эффективности транспортировки грузов на внешней подвеске и проведения СМР центр тяжести исследований переместить в область математических методов, как наиболее дешевых и доступных, и исследований в аэродинамических трубах а дорогостоящие летные испытания (ЛИ) использовать лишь для уточнения математических моделей (ММ), контроля их точности и непротиворечивости.

Необходимо отметить, что за последние десятилетия перевозка грузов на внешней подвеске в общем объеме вертолетных работ заметно возросла и в некоторых авиакомпаниях достигает 50 % и более. Это объясняется широким применением таких авиатехнологий как вывозка леса из труднодоступных горных массивов, тушение лесных пожаров, проведение мониторинга окружающей среды, борьбы с последствиями стихийных бедствий и экологических катастроф.

С появлением в эксплуатации вертолетов с высокой весовой отдачей, таких как Ка-32 и Ми-26, масса перевозимого на внешней подвеске или при СМР груза стала соизмеримой с массой самого пустого вертолета (5 т груз и 6 т вертолет Ка-32, 20 т груз и 32 т Ми-26). Такое соотношение "вертолет - груз на внешней подвеске" вызвало необходимость пересмотра многих аспектов летной и технической эксплуатации вертолетов, в первую очередь, с точки зрения БП. При этом одной из важной особенностей таких технологий как вывозки древесины, тушение пожаров и СМР является скоротечное изменение суммарной массы системы "вертолет — груз на внешней подвеске" на 35 % - 45 % при выполнении операций взятие-отцепка груза или забор-сброс воды. К этому необходимо добавить повышение экологических требований при перевозке грузов и СМР, что повлекло за собой увеличение длины внешней подвески до 50 м — SO м.

По указанным причинам вопросы устойчивости, управляемости, маневренности и БП при перевозке крупногабаритных грузов соизмеримых по массе с массой пустого вертолета, также как и эффективности операций в целом, должны комплексно рассматриваться применительно к системе "вертолет — груз на внешней подвеске". Аналогичный подход представляется правомерным при построении математических моделей в процессе работ по созданию нетрадиционных летательных аппаратов, предназначенных для перевозки крупногабаритных и сверхтяжелых грузов.

Таким образом, в диссертации предлагаются методологические основы исследования динамической системы "ЛА - груз на внешней подвеске", поведения системы с точки зрения управляемости, устойчивости и маневренности. Исследование проводилось путем математического моделирования системы, проведения экспериментальных исследований в AT и ЛИ.

Диссертационная работа базируется на материалах теоретических и экспериментальных исследований, выполненных автором и под его научным руководством в НПК "ПАНХ" в период 1973-2003 г.г., а также результатах летных испытаний (ЛИ) в ГосНИИ ГА и НПК "ПАЯХ" и результатах трубных испытаний в РО ГосНИИ ГА. Эти работы проводились на основании постановлений правительства, планов НИОКР министерств и ведомств, отдельных заданий Министерства ГА и МАП, в качестве поисковых работ НПК ПАНХ, по заказу

эксплуатационных предприятий ГА и предприятий - потребителей авиационных услуг в соответствии с планами и программами важнейших научно-исследовательских работ МГА (ГСГА) и МАЛ, в тесном содружестве с ЦАГИ, МВЗ им. МЛ. Миля, ОАО "Камов", ММЗ им. В.М. Мясищева, МАИ, МГТУ ГА, РКИИ ГА и другими организациями в Москве, Новосибирске, Омске, а также с эксплуатационными предприятиями ГА.

Цель работы и задачи исследования. Цель работы - повышение эффективности эксплуатации и обеспечение БП ЛА при выполнении СМР и транспортировки грузов на внешней подвеске в отраслях экономики путем разработки и применения усовершенствованных комплексных методов исследования, включающих в себя математическое и натурное моделирование, а также летные испытания.

Главными задачами работы являлись

- выявление основных эксплуатационных факторов и условий, влияющих на эффективность транспортировки грузов и проведение СМР с помощью ЛА;

- разработка методологических основ транспортировки грузов и проведение СМР с помощью традиционных и нетрадиционных ЛА;

- обоснование и разработка целевой обобщенной ММ движения системы "вертолет - груз на внешней подвеске" на различных этапах полета;

- обоснование и разработка целевой обобщенной ММ движения системы "вертостат - груз на внешней подвеске" на различных этапах полета;

- выбор и обоснование технических средств для транспортировки грузов на внешней подвеске и проведения СМР;

- разработка методик повышения эффективности и безопасности транспортировки грузов на внешней подвеске и проведения СМР.

Объект исследования - система эксплуатации ЛА с грузом на внешней подвеске при выполнении транспортных и строительно-монтажных работ.

Методы исследований В работе использован комплексный подход, включающий методы теоретических и экспериментальных исследований динамических систем, методы численных решений дифференциальных уравнений, теории подобия, системного анализа, классификации и идентификации, теории вероятностей и математической статистики.

Достоверность результатов исследований подтверждается:

1) непосредственным сопоставлением результатов расчетов с данными летных экспериментов и продувок в AT, проведенными в ГосНИИ ГА, НПК " ПАЯХ" и РО ГосНИИ ГА;

2) оценкой адекватности полученных на ММ результатов расчетов экспериментальным данным с помощью статистических критериев.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые поставлены и решены следующие задачи:

-разработка методологии исследования системы "ЛА - груз на внешней подвеске" на основании комплексного применения методов математических, модельных и натурных исследований;

-разработка универсальной ММ пространственного движения сложной динамической системы "вертолет — груз на внешней подвеске", учитывающей совокупность всех основных силовых факторов, действующих на вертолет и груз на внешней подвеске, и описывающей с высокой степенью адекватности движение системы на различных этапах полета с учетом функциональных отказов и атмосферного воздействия;

-обоснование наиболее рациональной аэродинамической компоновки вертостата и основных методологических принципов формирования ММ динамической системы "вертостат — груз на внешней подвеске", позволяющей определить предельные безопасные режимы полета;

- разработка и обоснование комплексных методик по повышению эффективности и безопасности выполнения транспортировки грузов на внешней подвеске и проведения СМР с помощью вертолетов.

Теоретическая значимость результатов исследований. Предложенные результаты исследований в виде ММ и методологических основ эксплуатации ЛА при транспортировке грузов и проведении СМР использованы и могут быть применены в дальнейшем для изучения таких свойств динамики системы "ЛА -груз на внешней подвеске", которые ранее не исследовались и не обнаруживались, как, например, колебания при соизмеримых массах ЛА и груза, а также при разработке нормативных документов и рекомендаций по повышению эф-

фективности и безопасности выполнения транспортировки грузов на внешней подвеске и проведения СМР.

Практическая ценность работы состоит в том, что разработанные комплексные методы исследования системы "ЛА - груз на внешней подвеске" позволяют:

1) более полно исследовать особенности ЛЭ ЛА с грузом на внешней подвеске, как в нормальных, так и в особых случаях полета;

2) обеспечивать экономию ресурсов за счет сокращения объема ЛИ;

3) проводить анализ особых условий эксплуатации ЛА с грузом на внешней подвеске на различных этапах полета за рамками ограничений с целью оценки предельных эксплуатационных возможностей ЛА;

4) находить оптимальные режимы полета ЛА с грузом на внешней подвеске для уточнения существующих Руководств по летной эксплуатации (РЛЭ) и подготовки РЛЭ перспективных ЛА;

5) предлагать и обосновывать технические средства (ТС) для транспортировки грузов на внешней подвеске и проведения СМР,

6) использовать результаты математического моделирования при разработке и совершенствовании Норм летной годности вертолетов (Федеральных авиационных правил);

7) использовать результаты диссертационного исследования в процессе разработки новой авиационной техники;

8) проводить расследование авиационных происшествий и инцидентов с помощью решения обратных задач динамики полета ЛА с грузом на внешней подвеске и на этой основе обосновывать рекомендации по их профилактике,

9) разрабатывать рекомендации по обучению и тренировке экипажей ЛА при транспортировке груза на внешней подвеске в нормальных и особых случаях полета.

Реализация и внедрение результатов работы. Основные научные результаты, полученные в диссертационной работе, использованы и внедрены в научных организациях и эксплуатационных предприятиях ГА в виде инструкций и методик по обеспечению эффективности и безопасности выполнения транспортных и СМР с помощью ЛА, утвержденных руководящими органами ГА и авиаци-

онной промышленности, а также при обучении летного состава. Результаты диссертационной работы были использованы в лекциях и учебных пособиях по курсам эффективности систем ГА, аэродинамики, динамики полета, безопасности полетов и летной эксплуатации в МАИ, МГТУ ГА, АГА и УВАУ ГА.

Апробаиия работы. Результаты выполненных исследований докладывались и получили положительную оценку на ежегодных форумах Хели-Экспо Международной вертолетной Ассоциации (1991 г. - 2001 г. в США), на форуме и технологической выставке Американского вертолетного Общества (1993 г.), на Совещаниях руководителей предприятий (организаций) стран - членов СЭВ, участников соглашения по вопросам сотрудничества в области применения авиации в народном хозяйстве (1981 г. - 1990 г.), на заседаниях научно-технических советов и коллегий МГА (ГСГА), а также обсуждались на отраслевых и вузовских научно-технических и летно-технических конференциях и семинарах.

Публикаиии. По материалам диссертационной работы опубликовано 26 печатных работ, в том числе, одна монография и 3 патента. Полученные в период 1973 г. - 2003 г. результаты отражены в 24 отчетах по научно-исследовательской работе НПК "ПАЮС", в которых автор является исполнителем или научным руководителем, а также в 22 инструкциях и правилах, утвержденных отраслевыми министерствами.

На защиту выносятся:

- методологические основы транспортировки грузов и проведения СМР с помощью ЛА;

- ММ движения системы "вертолет - груз на внешней подвеске";

- ММ движения системы "вертостат - груз на внешней подвеске";

-комплексные методики по повышению эффективности и безопасности транспортировки грузов на внешней подвеске и проведения СМР.

Структура и объем диссертационной работы. Работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованных источников из 176 наименований (из них 8 на иностранных языках) и приложения. Основная часть работы изложена на 254 страницах машинописного текста. Общий объем работы составляет 390 страниц, 3 таблицы и 68 иллюстрации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы исследования, дается краткий обзор состояния работ в выбранной области, формулируются цель и задачи исследования

В первой главе работы рассмотрены различные виды транспортных и СМР, выполняемых вертолетами во многих отраслях экономики Даны анализ и классификация видов грузов, перевозимых на внешней подвеске с учетом их поведения в полете Выявлены основные особенности и проблемы транспортировки грузов и проведения СМР с помощью ЛА Установлено, что эффективность и безопасность процесса транспортировки грузов на внешней подвеске и проведения СМР определяется характеристиками груза, систем внешней подвески, вертолета и его систем управления Одной из важнейших проблем транспортировки грузов на внешней подвеске и проведения СМР является обеспечение устойчивости и управляемости сложной динамической системы "ЛА- груз на внешней подвеске", особенно в случае грузов большой массы

На основании анализа проблем транспортировки крупногабаритных грузов большой массы различными видами транспорта обосновывается возможность применения АЛА для данного вида работ, имеющих больший диапазон коммерческих нагрузок по сравнению с самолетами и вертолетами (рис 1)

V, км/ч

1000

. // ' САМОПЕ Ш* '

500

0

200 400 600 800

Рис. 1. Области применения различных типов ЛА

Спи.Т

Обоснована рекомендация по проведению всесторонних комплексных исследований динамической системы "ЛА - груз на внешней подвеске" и поведения системы с точки зрения управляемости, устойчивости и маневренности, которые должны включать ЛИ, продувки в AT, испытания на натурных стендах . и математическое моделирование.

В конце главы сформулированы основные выводы, вытекающие из поставленной цели и проведенного анализа проблемы.

Во второй главе предложены методологические основы решения проблемы транспортировки крупногабаритных грузов с помощью ЛА. Предлагает -ся использовать метод математического моделирования динамики полета системы "ЛА - груз на внешней подвеске" в качестве основного. Представлена ММ системы "вертолет - груз на внешней подвеске". Определена степень универсальности разработанной базовой ММ и проведен анализ адекватности.

Методы исследования динамики полета ЛА при транспортировке грузов на внешней подвеске и проведении СМР подразделяются на экспериментальные и теоретические. Экспериментальные методы исследования включают в себя ЛИ и модельные испытания в AT и на стендах. Теоретические методы подразделяются на аналитические и математическое моделирование с помощью моделирующих стендов и вычислительной техники.

Изучение всех аспектов деятельности такой сложной системы, как "ЛА -груз на внешней подвеске" в пилотируемом полете, представляет собой чрезвычайно сложную и дорогостоящую задачу, поэтому проведение таких ЛИ весьма затруднительно как из экономических соображений, так и в связи с необходимостью сохранения целостности ЛА и экипажа.

Экспериментальные исследования в AT и на радиоуправляемых моделях требуют преодоления целого ряда трудностей теоретического плана, среди которых наиболее сложной является проблема сохранения основных критериев подобия Так как их оказывается слишком много, то для одновременного их соблюдения приходится увеличивать объем эксперимента. Однако и это не позволяет в требуемой степени решить проблему адекватности эксперимента натурному поведению объекта.

Преимуществом аналитических методов является возможность просто ус-

тановить основные закономерности. Однако серьезным недостатком аналитических методов является существенное упрощение модели объекта, следовательно, применение их результатов весьма ограничено, а обеспечение необходимой степени адекватности в широких условиях - невыполнимо. Именно поэтому в последнее время основное развитие получили методы исследования полета ЛА с помощью математического моделирования на вычислительной технике.

Как показывает опыт исследования динамики полета ЛА последних лет, математическое моделирование является наиболее дешевым и перспективным методом предварительного определения характеристик ЛА до проведения ЛИ, а также уточнения характеристик ЛА в процессе проведения ЛИ и после их окончания. С помощью математического моделирования возможно обоснованное распространение результатов ЛИ на весь диапазон ожидаемых условий эксплуатации. Наконец, некоторые результаты исследования поведения ЛА можно получить исключительно с помощью математического моделирования.

Исследования, проведенные автором в последние годы, позволили на основе комплексного подхода, включающего в себя математическое моделирование, экспериментальные исследования в AT и ЛИ, разработать такие ММ движения ЛА с грузом на внешней подвеске, которые дают возможность обосновать инструкции и правила проведения работ в широком диапазоне условий эксплуатации различных типов ЛА. При этом удалось ограничиться минимальным количеством, допущений, исходя из необходимости решения важнейших практических задач:

- ЛА рассматривается как абсолютно твердое тело;

- груз со стропами (невесомыми, нерастяжимыми и неосвобождаемыми) рассматривается как абсолютно твердое тело;

- подвеска груза к ЛА осуществлена таким образом, что взаимодействие груза с ЛА описывается одной только силой натяжения троса;

- аэродинамические характеристики ЛА, силовые и моментные характеристики его силовых установок, характеристики его систем управления считаются заданными разработчиком;

- аэродинамические характеристики груза считаются известными;

- масса и моменты инерции ЛА и груза в рассматриваемых интервалах времени остаются заданными и постоянными.

На рис. 2 показана схема сил и моментов, действующих в системе "верто-

Рис. 2. Схема сил и моментов, действующих на вертолет с грузом на внешней подвеске

лет — груз" и приняты следующие обозначения векторов: гн — радиус-вектор из начала связанной системы координат, совмещенного с центром масс вертолета, в точку приложения силы и момента тяги несущего винта (НВ); Гр — радиус-вектор из начала связанной системы координат в точку приложения силы и момента тяги рулевого винта; гк - радиус-вектор из начала связанной системы координат в точку крепления троса подвески на вертолете; Гп — радиус-вектор из точки крепления троса подвески на вертолете в точку крепления троса подвески к стропам груза; Гр - радиус-вектор из центра масс груза в точку крепления троса подвески к стропам груза; - тяга рулевого винта; - момент

тяги НВ; Мр — момент тяги рулевого винта; mg — сила тяжести вертолета; т^— сила тяжести груза; — аэродинамическая сила, действующая на вертолет; Иаг — аэродинамическая сила, действующая на груз; М — аэродинамический момент, действующий на вертолет; — аэродинамический момент, действующий на груз; Т - сила натяжения троса подвески.

Дополнительно приняты следующие обозначения: V - вектор земной скорости вертолета; - вектор земной скорости груза; - вектор угловой скорости вертолета; — вектор угловой скорости груза; - вектор

положения центра масс вертолета относительно земли; — вектор

положения центра масс груза относительно земли.

В рамках указанных выше допущений полная система дифференциальных уравнений движения вертолета с грузом на внешней подвеске содержит известные из динамики полета:

- уравнение сил для вертолета;

- уравнение моментов для вертолета;

- уравнение кинематических связей линейных скоростей центра масс вертолета;

- уравнение сил для груза;

- уравнение моментов для груза;

- уравнение кинематических связей линейных скоростей центра масс груза.

Кроме этого необходимо учесть кинематические условия для векторов Гн,

постоянных по длине - их изменение в предлагаемой модели полностью определяется векторами соответствующих угловых скоростей

(1) (2)

(3)

(4)

Таким образом, система 10 векторных дифференциальных уравнений является полной и определяет 10 векторов: если будут определены:

- силы и моменты тяг винтов вертолета,

- аэродинамические силы и моменты вертолета и груза;

- массы и моменты инерции вертолета и груза;

- сила натяжения троса подвески.

Для определения сил и моментов тяг винтов вертолета в процессе полета необходимо задать высотно-скоростные и дроссельные характеристики двигателей (известны от разработчика), характеристики винтов (для стационарных режимов тоже известны) и действия систем управления. В процессе управления вертолетом необходимо знать не только линейные, но и угловые координаты (ориентацию) вертолета и груза, поэтому в математическое описание следует добавить:

- уравнение кинематических связей угловых скоростей вертолета;

- уравнение кинематических связей угловых скоростей груза. Необходимые силы и моменты винтов вертолета определяются в каждый момент времени с помощью моделей пилотирования (действий человека — пилота или автоматической системы управления), задающих необходимые величины в зависимости от сиюминутных потребностей и целей, в виде функций типа Рг» V, Уг, Ф, ФГ| со, шг, и), где Ф = {9, У, у} - вектор угловой ориентации вертолета; - вектор угловой ориентации груза; и — вектор параметров управления двигателями и винтами вертолета.

Для определения аэродинамических сил и моментов вертолета и груза необходимо знать их аэродинамические характеристики. Выше было принято допущение ММ о том, что они заданы разработчиком техники. Но так как коэффициенты аэродинамических сил и моментов зависят от углов атаки и скольжения, то их определение тоже необходимо добавить в математическое описание. Это делается непосредственно по определению этих углов, исходя из составляющих вектора скорости в связанной системе координат:

(5)

(6)

причем эти формулы позволяют учесть вектор скорости ветра W в виде аддитивных добавок, что существенно расширяет возможности ММ по имитации сложных метеорологических условий.

Массы и моменты инерции вертолета и груза в силу сделанных выше предположений в рассматриваемых интервалах времени остаются заданными и постоянными.

Определить силу натяжения троса подвески (постоянной длины) непосредственно из дифференциальных или алгебраических уравнений для этой величины невозможно, так как эта сила входит в правые части уравнений движения и вертолета, и груза. Необходимо использовать алгебраические соотношения связей, наложенных на рассматриваемую механическую систему. Таковыми здесь являются условия для троса и силы его натяжения:

- геометрическое для троса:

(7)

- постоянства длины троса подвески (скалярное):

(8)

- коллинеарности троса подвески и силы его натяжения (2 скалярных):

Все векторы в правой части уравнения (7) находятся интегрированием

соответствующих уравнений кинематических связей и кинематических условий, упомянутых выше. Однако, с одной стороны; этот процесс невозможен без знания вектора Т, а, с другой стороны, они связаны самим уравнением (7). Выход из этой ситуации возможен только с применением метода последовательных приближений.

Особенностью алгоритма, реализующего разработанную ММ, является итерационный подбор значения модуля вектора силы натяжения троса подвески |Т| таким образом, чтобы выполнялось условие (8) Поскольку в соотношениях (7) -(9) содержатся 6 уравнений для 6 компонент двух векторов гп и Т, постольку общая система уравнений оказывается замкнутой, а математическое описание модели полета вертолета с грузом на внешней подвеске завершенным.

Во второй главе также проводится оценка адекватности ММ движения вертолета с грузом на внешней подвеске данным ЛИ. В теории математического моделирования под адекватностью результатов понимают их соответствие поведению реального объекта. Это соответствие следует оценивать с точки зрения целей исследования. Однако в любом случае для этого необходимо иметь:

— исчерпывающую информацию о поведении объекта исследования в конкретном случае;

— исчерпывающие данные результатов вычислительного эксперимента (ВЭ), воспроизводящего тот же случай поведения объекта;

— критерии оценки адекватности.

Очевидно, что исчерпывающую информацию о поведении ЛА в конкретном случае собрать практически невозможно. Так, например, в каждый момент времени в каждой точке траектории невозможно зафиксировать скорость и направление движения атмосферы относительно Земли. Кроме этого, множество характеристик самого ВС определяются с невысокой точностью, как-то: масса, моменты инерции, тяга двигателей, аэродинамические характеристики.

Отсюда следует, что не все данные ЛИ могут быть использованы для оценки адекватности, а критерии необходимо выбирать сообразно точности имеющейся информации. С этой точки зрения следует использовать для оценки адекватности только те данные ЛИ, которые достаточно полно описывают движение хотя бы в одном канале и в которых не обнаруживаются внутренние рас-

согласования данных в результате погрешностей регистрирующей аппаратуры

Для оценки адекватности выбранной ММ динамики полета необходимо сравнивать отдельные параметры движения, полученные в расчетах и зарегистрированные в ЛИ в тех же условиях полета. При таком сравнении для целей исследования динамики полета системы "ЛА - груз" необходимо убедиться в достаточной точности и непротиворечивости ММ.

Точность означает, что обобщенная характеристика рассогласования соответствующего параметра модели и оригинала должна быть не больше, чем заранее заданное значение приемлемой погрешности

Непротиворечивость подразумевает идентичный характер изменения соответствующих параметров, характеризует отсутствие закономерности в их рассогласовании. Для этого достаточно, чтобы рассогласование между моделью и оригиналом имело характер простой ошибки измерений, т е. нормальное распределение

Эти два условия можно проверить с помощью известных статистических критериев, предварительно задав допустимую погрешность, исходя из целей исследования. Однако, как указывалось выше, исчерпывающую информацию о поведении объекта исследования в конкретном случае собрать практически невозможно. Это означает, что идеальных условий в ЛИ обеспечить нельзя, а, следовательно, на их результаты будут оказывать влияние некоторые неучтенные факторы. При неограниченных ресурсах на проведение ЛИ эту трудность можно преодолеть с помощью многократного повторения эксперимента в близких условиях и последующей статистической обработки полученных данных. В реальности приходится поступать иначе: сравнивать отдельные точки полета, характер поведения системы, тенденции и некоторые обобщенные параметры, как-то: период колебаний, скорость изменения основных параметров и т п.

Ниже проводится сравнение результатов ЛИ вертолета с грузом на внешней подвеске с результатами расчетов по представленной ММ.

Из большого количества ЛИ по оговоренной выше причине для сравнения с результатами расчетов на ММ динамики полета вертолета Ми-8 массой 11100 кг (для режима висения) и 10000 кг (для горизонтального полета) с грузом 600 кг на внешней подвеске выбраны два варианта:

- дача руля по тангажу в режиме висения на высоте 30 м - 50 м,

- дача руля по тангажу в режиме горизонтального полета на высоте 700 м - 1000 м со скоростью 200 км/ч.

Такие особенности ЛИ, как скорость ветра до 5 м/с, длина троса 26 м, энергичное отклонение ручки управления в продольном направлении доходило до 30 % от общего хода и удерживалось в течение 3 с — 8 с, заявленная точность экспериментальных данных до 10 %, приводят к необходимости введения некоторых упрощений в ММ, загрубляюших ее, и детального отбора пригодной для оценки адекватности информации.

Неконкретизиро ванная величина скорости ветра оказывает существенное влияние, прежде всего, на боковое движение системы, именно поэтому параметры этого движения нельзя сравнивать. Об этом свидетельствуют зарегистрированные данные отклонений угловой скорости крена вертолета от нулевой, доходящих до и углов крена и рыскания, достигающих 2°.

Начальные условия расчета на ММ соответствовали моменту после дачи руля, в который отклонение оси "тюльпана" НВ вперед составляло 3° для режима висения и 5° для горизонтального полета. Длительность периода времени, на котором сравнение данных ЛИ с результатами расчетов корректно, составлял 3 с. После этого в эксперименте отклонения троса крепления груза достигали неприемлемых значений и пилот вынужден был выводить вертолет из пикирования.

На рис. 3 показано сравнение значений угла тангажа вертолета в режиме висения, полученных в ЛИ (сплошная линия) и расчетами на ММ (пунктирная линия), а на рис. 4 - в режиме горизонтального полета. Очевидна достаточная близость результатов, обеспечивающая точность не хуже 12 %. В свете обсужденных выше проблем оценки адекватности и особенностей проведения ЛИ такую точность следует признать удовлетворительной.

Погрешность рассматриваемых параметров имеет систематический характер и, что самое главное, объяснима объективными факторами. При систематической погрешности непротиворечивость нельзя оценивать формально, так как нормальность распределения ошибки исключена. Поэтому о непротиворечивости надо судить по общему поведению рассматриваемых зависимостей, который, очевидно, имеет один и тот же характер для эксперимента и вычислений - экспоненциальный рост. Таким образом, следует признать удовлетвори-

тельной степень адекватности ММ реальному поведению вертолета с грузом на внешней подвеске в продольном канале управления.

О 1 2 3 I, С

0.0

9, рад

-0.2 -0.4

-08 -1 0

NN ч.

NN

-ЛИ---ММ

Рис. 3. Изменение угла тангажа на режиме висения О 1 2 3

ООО

3, рад

-0.01

-0 02

-0 03

-0 04

—

•ч

Х\ Х\

-мм

Рис. 4. Изменение угла тангажа в горизонтальном полете В третьей главе проведен анализ эволюции АЛА от начала их развития до сегодняшних дней. Целью анализа является выявление технических противоречий, решение которых способствовало развитию и применению этой воздухоплавательной техники. Прослежены основные идеи, которые явились мощным стимулятором разработки таких АЛА, как вертостаты (рис. 5), а затем дальнейшее усовершенствование их конструкции и методы эксплуатации. Отмечены факторы, сдерживающие развитие и применение вертостатов. Обоснована, как наилучшая,

аэродинамическая компоновка вертостата катамаранной схемы с двумя и четырьмя НВ (рис. 5г и 5д), имеющая меньшую высоту и длину по сравнению с однобал-лонными схемами, что позволяет уменьшить размеры эллингов, а также уменьшить величину боковой силы, действующей на вертостат при боковом ветре.

Рис. 5. Схемы компоновок вертостатов

При разработке ММ системы "вертостат - груз" использовались допущения, принятые для системы "ЛА - груз", и полная система уравнений ММ системы "вертолет - груз" Движение вертостата катамаранной схемы с двумя НВ, расположенными тандемно между аэробаллонами (АБ) (рис. б), и двумя двига-

А

х г

Рис. 6. Схема вертостата

телями с тянущими винтами для создания пропульсивной тяги, расположенными в пространстве между АБ, можно описать уравнениями сил и моментов, аналогичными уравнениям движения вертолета с грузом на внешней подвеске. Различие заключается только в системе сил и моментов, действующих на вер-тостат. В этой системе большее количество сил и моментов от винтов (двух несущих и двух тянущих в данной компоновочной схеме), а также появляется существенный добавок в виде равнодействующей аэростатических сил АБ и момента от аэростатических сил АБ.

Уравнения сил и моментов для груза имеют прежний вид.

Данная ММ полета вертостата с грузом на внешней подвеске имеет специфическое назначение: определять пространственное положение вертостата относительно Земли в любой момент времени, а также положение груза относительно точки подвеса.

Трос может отклоняться от оси 0У5 нормальной системы координат в любую сторону, а также совершать вращательные движения вокруг оси ОУг. Положение троса (и груза) описывается двумя углами ^ и % (рис. 7). Для определения угла положения троса рассматривается условие равновесия моментов в вертикальной плоскости, т.е. плоскости, проходящей через ось ОУ8. А для определения угла % - то же в горизонтальной плоскости, т.е. в плоскости ОХ^.

Рис. 7. Углы отклонения троса

В третьей главе также приведены результаты исследований особенностей управляемости и устойчивости отечественных и зарубежных проектов гибрид-

ных АЛА при транспортировке грузов на внешней подвеске и выполнении СМР. Даны оценки предельных режимов полета вертостатов различных схем и возможностей их ЛЭ в ГА по критериям БП и экономической эффективности.

В четвертой главе выявлены направления обеспечения безопасности и эффективности использования ЛА при транспортировке грузов на внешней подвеске за счет оснащения их специальными ТС. Основное внимание уделено теоретическому и экспериментальному обоснованию применения различных видов ТС и их компоновки на ЛА Проанализированы наиболее распространенные в нашей стране и за рубежом схемы крепления груза к вертолетам. Показаны преимущества одноточечных и многоточечных подвесок, связанные с колебаниями грузов и пилотажными характеристиками ЛА

В процессе исследований выявлено, что транспортировка длинномерных и парусных грузов сопряжена со значительным перерасходом топлива и требует больших затрат времени Следовательно, увеличение скорости транспортировки грузов на внешней подвеске позволит намного увеличить эффективность использования ЛА.

Применение средств стабилизации парусных и длинномерных грузов и постановка обтекателей позволяет увеличить скорость полета за счет более оптимального обтекания груза воздушным потоком. Этот эффект достигается, в первую очередь, за счет уменьшения лобового сопротивления груза при его ориентации по направлению полета (для длинномерных и парусных грузов) посредством использования средств стабилизации, выбранных для каждого конкретного типа груза. Под руководством соискателя был проведен комплекс работ по созданию, испытанию и внедрению в эксплуатацию различных средств стабилизации грузов на внешней подвеске, аэродинамических стабилизаторов и ориентирующих и стабилизирующих подвесок.

В частности, под руководством соискателя в НПО ПАЯХ и ОЛА ГА были проведены комплексные теоретические и экспериментальные исследования проблемы повышения скорости транспортировки достаточно распространенного груза в форме параллелепипеда (домика) на внешней тросовой подвеске вертолета Ми-26 путем применения хвостовых стабилизаторов и переднего плоского экрана - стабилизатора, который являлся генератором лобовой зоны срыва потока (рис. 8). Транспортировка таких грузов на внешней подвеске связана с

определенным риском, потому что они имеют тенденцию к колебаниям в процессе увеличения скорости полета, что приводит к значительному ограничению скорости транспортировки этого груза до величины 60 км/ч - 80 км/ч. Параметры средств стабилизации груза и снижения аэродинамического сопротивления (площади стабилизаторов и лобовой пластины, расстояние между лобовой пластиной и фронтальным торцом домика) выбирались путем математического моделирования и испытаний в AT, которые были уточнены в ходе ЛИ.

Рис. 8. Схема транспортировки груза типа "домик" Полученные результаты позволили увеличить безопасную скорость транспортировки груза в форме параллелепипеда на внешней подвеске вертолета в 2,5 раза (с 90 км/ч до 235 км/ч).

В главе также приведен пример использования результатов теоретических исследований при разработке систем азимутальной ориентации (САО) грузов на внешней подвеске вертолетов. При непосредственном участии соискателя были разработаны схемы САО для вертолетов Ми-26 и Ка-32 (рис. 9 и 10), которые позволяют не только осуществлять стабилизацию груза в полете, но и обеспечивать управление грузом по азимуту при выполнении монтажных операций.

На основании результатов теоретических и экспериментальных исследований предложен ряд средств стабилизации грузов при транспортировке на внешней подвеске, позволяющий повысить эффективность и БП. На основании проведенных исследований разработаны основные требования к ТС, используемым при транспортировке грузов на внешней подвеске ЛА.

9

б

Рис. 9. Принципиальная схема СЛО вертолета Ми-26 а- внешний вид опытного образца САО, б - кинематическая схема управления САО вертолета (вид в плане) 1 - блок поворотных роликов, 2 - замок верхний, 3 - наконечник с карданом, 4 - вертлюг с токосъемником, 5 - треугольная траверса, 6 - канат бортовой электролебедки, 7 - центральный канат, 8 - раздвижная траверса, 9 - шлиц-шарнир, 10 - шасси раздвижной траверсы, 11

- канат бифилярной подвески, 12 - вертлюг с токосъемником, 13 - нижний электрозамок, 14

- блок-ролик погрузочный, 15 - бортовая лебедка, 16 - люк в полу грузовой кабины.

Рис. 10. Принципиальная схема САО вертолета Ка-32 I - кольцевой тензодинамометр, 2 - рычаг, 3 — вал привода, 4,5 - зубчатая передача,-6 — упорный подшипник, 7 - выходной вал САО, 8 - стойка, 9 - переходное звено, 10 - канат, 11 - распорная балка, 12 - канат внешней подвески, 13 - груз

В пятой главе работы представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований транспортировки грузов на внешней подвеске и проведения СМР с помощью ЛА. Выбор конкретных задач определялся реальными потребностями в таких работах в период подготовки диссертационной работы.

В качестве объектов исследования были приняты вертолеты Ми-8, Ми-10К, Ми-26, Ка-32 и вертостат катамаранной схемы с грузами на внешней подвеске.

Серия ЛИ вертолета Ми-8 с грузом на внешней подвеске была посвящена исследованиям поведения системы с различными вариантами грузов, с различной длиной подвески и на различных режимах полета при дачах ручки продольно-поперечного управления до 30 % ее полного хода.

В ходе испытаний определялись характеристики устойчивости и управляемости системы. Так, например, на режиме висения (рис. 11) при даче ручки продольно-поперечного управления "от себя" до 50 мм, в плоскости тангажа происходит рост угловой скорости тангажа до 4°/с. Груз после дачи руля начинал раскачиваться в плоскости тангажа с нарастанием амплитуды. Вертолет снижался с ускорением до 0,lg, что приводило к разгрузке троса внешней подвески.

0123456789 время, с

• ■ - угл.скор.танг., град/с--танг.троса. град-отн.верт.ускорение

Рис. 11. Результаты ЛИ на режиме висения при даче ручки "от себя" В результате ЛИ выявлены такие ограничения режимов полета, которые обеспечивают БП: скорость ветра до 5 м/с, дачи ручки управления на величину не более 20 мм с фиксацией ее в этом положении не более 4 с.

ВЭ режимов висения и горизонтального полета системы "вертолет - груз на внешней подвеске" проводились на примере вертолета Ми-8 с помощью ММ, предложенной во второй главе, при начальном сбалансированном состоянии системы и фиксированных дачах рулей. Величина хода органов управления не превышала 30 % от полного их хода. При этом орган управления удерживался в отклоненном состоянии в течение 2 с при скорости ветра равной 0 м/с. Режимы висения имитировались на высоте 50 м, а горизонтальный полет - на высоте 700 м со скоростью 200 км/ч. Комплекс ВЭ позволил сделать ряд важных выводов и сформулировать условия обеспечения БП.

Так, например, на режиме висения перекладка ручки продольно-поперечного управления "от себя" на величину 20 мм сопровождается быстрым изменением угла тангажа вертолета (рис. 12). Для балансировки вертолета необходимо произвести обратную перекладку ручки продольно-поперечного управления "на себя" на величину до 60 мм и увеличить мощность двигателей до взлетной.

о 10

3 -10

>. -20

1 1 ! | 1 1

Г---, ... 1...........

4 V ■■ •. _; " -----—

Г1

! 1 - 1111 1

1

6

8

время, с

" танг верт , фад - - - угл скор танг, град/с - —танг троса, град

Рис. 12. Результаты ВЭ на режиме висения при даче ручки "от себя"

В главе также приведены результаты теоретического исследования поведения вертостата с грузом на внешней подвеске в ожидаемых условиях эксплуатации с помощью ММ, изложенной в третьей главе По данным вычисли тельного эксперимента проведен анализ зависимости характеристик динамики вертостата от воздействия случайных атмосферных возмущений (вертикальных и боковых порывов ветра).

На рис. 13 и 14 представлены результаты ВЭ при одновременном воздействии на вертостат и груз вертикального нисходящего порыва = 5 м/с) и бокового ветра = 10 м/с) Это наиболее вероятный и сложный вид ветрового воздействия

Полученные результаты позволили составить перечень возможных ограничений на условия эксплуатации такого типа вертостатов в реальных погодных условиях

Шестая глава является обобщающим итогом исследований диссертационной работы. В ней изложены основные положения методических разработок нормативных документов по транспортировке грузов на внешней подвеске и

проведению СМР различными типами ЛА с применением ТС На конкретных

О 50 100 150 200 250 300

Время с

Рис. 13. Угловые перемещения вертостата при одновременном воздействии вертикального порыва и бокового ветра на режиме крейсерского полета

Рис. 14. Перемещения груза в горизонтальной плоскости относительно точки подвеса при одновременном воздействии вертикального порыва и бокового ветра на режиме крейсерского полета

примерах показана возможность и высокая эффективность применения вертолетов при монтаже различных крупногабаритных конструкций. Полученные результаты использованы при разработке дополнений к РЛЭ нескольких типов вертолетов в части выполнения СМР и при разработке ряда руководящих документов, среди которых следует отметить

- "Руководство по выполнению СМР с применением вертолетов",

- Инструкция по транспортированию грузов на внешней подвеске вертолетов"

- "Правила подготовки грузов для транспортировки на внешней подвеске вертолета Ми-26";

- "Альбом строповки типовых грузов, транспортируемых на внешней подвеске вертолета Ми-26".

На основании проведенных исследований сформированы технические требования к созданию специализированной крановой модификации вертолета Ка-32К, оборудованного дополнительной кабиной летчика с электродистанционным управлением, двухстроповой внешней подвеской, системой стабилизации вертолета по тросу внешней подвески и рядом других систем. Испытания проводились под руководством и при непосредственном участии соискателя.

Разработанные рекомендации по применению вертостатов для транспортировки грузов на внешней подвеске и проведения СМР основаны на результатах теоретического анализа поведения груза с помощью предложенной ММ.

Во всех вышеназванных как реализованных, так и разрабатываемых методиках и инструкциях, теоретических и экспериментальных исследованиях транспортировки грузов на внешней подвеске и проведения СМР с применением ЛА соискатель принимал непосредственное участие в качестве исполнителя или научного руководителя.

В заключении отмечается, что проведенные в диссертации исследования и полученные результаты позволяют повысить эффективность эксплуатации и обеспечить БП ЛА при транспортировке грузов на внешней подвеске и проведении СМР с помощью ЛА в отраслях экономики путем применения усовершенствованных комплексных методов исследования, включающих в себя математическое и натурное моделирование, а также ЛИ. Эти цели достигнуты при использовании результатов исследований в ГСГА, ГосНИИ ГА, НПК "ПАНХ", эксплуатационных предприятиях ГА, организациях авиационной промышленности и отраслей - заказчиков авиационных услуг, учебных заведениях, что подтверждается актами о внедрении

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования проблемы применения ЛА для транспортировки грузов на внешней подвеске и проведения СМР в отраслях экономики позволили получить следующие результаты.

1. Разработаны теоретические и методологические основы решения технических, технологических и организационных задач по применению вертолетов для транспортировки грузов на внешней подвеске, что подтверждается успешным их применением в различных отраслях экономики.

2. Проведены ЛИ и теоретические исследования различных типов вертолетов, оборудованных техническими средствами, используемыми при выполнении различных видов транспортных и СМР, с грузами различных типов.

3 Оценены возможности, преимущества и недостатки применения аэростатических летательных аппаратов (вертостатов) для перевозки крупногабаритных грузов большой массы на внешней подвеске.

4 Разработана универсальная математическая модель пространственного движения сложной динамической системы "вертолет- груз на внешней подвеске", описывающая с высокой степенью адекватности движение системы на различных этапах полета с учетом функциональных отказов и атмосферного воздействия.

5. Разработана ММ пространственного движения вертостата при выполнении операций по транспортировке крупногабаритных грузов на внешней подвеске, позволяющая определить предельные безопасные режимы полета.

б Выявлены особенности устойчивости и управляемости вертостата ка-тамаранной схемы с грузом на внешней подвеске при воздействии случайных атмосферных возмущений, что позволяет разрабатывать перечни ограничений на внешние условия эксплуатации вертостатов.

7. Выявлены возможности улучшения летно-технических и экономических характеристик системы "вертолет - груз на внешней подвеске" за счет

' применения в ЛЭ разработанных методов и технических средств.

8. На основе полученных результатов исследований разработаны нормативные документы по эффективному использованию вертолетов на транспортных и строительно-монтажных работах с соблюдением требований летной и экологической безопасности.

Основное содержание диссертации отражено в 26 печатных научных работах, наиболее важные из которых перечислены ниже.

1. Ефимов В.В., Ефимова М.Г., Козловский В.Б. Математическая модель полета вертостата с грузом на внешней подвеске // Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Аэромеханика и прочность. - М., 2004. - №72. - С.10-16.

2. Ефимов В.В., Ефимова М.Г., Козловский В.Б. Результаты вычислительных экспериментов по исследованию движения вертостата с грузом на внешней подвеске // Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Аэромеханика и прочность. - М., 2004. - №72. - С. 17-22.

3. Козловский В.Б. О критериях оперативного управления авиационно-химическими работами на авиапредприятиях // Применение авиации в народном хозяйстве. - М.: ГосНИИ ГА, 1978. - Вып. 176. - С.36-40.

4. Козловский В.Б. Пути ускорения научно-технического прогресса авиации, применяемой в народном хозяйстве в странах - членах СЭВ // Сб. трудов 6-й конференции по использованию авиации в народном хозяйстве. -ЧСФР:Элин, 1990.-Ч.З-С.748-753.

5. Козловский В.Б. Совершенствование организации процесса эксплуатации парка летательных аппаратов, применяемых в отраслях народного хозяйства (на примере авиационно-химических работ): Дисс. на соискание уч. степ. канд. техн. наук. -Киев, 1982. - 172 с.

6. Козловский В.Б., Глебов Н.В. Пути повышения надежности авиационной сельскохозяйственной аппаратуры и обеспечения качества работ в странах -членах СЭВ // Сб. трудов 6-й конференции по использованию авиации в народном хозяйстве. - ЧСФР: Элин, 1990. - 4.2 - С.283-291.

7. Козловский В.Б., Кондрахин Н.П., Худоленко О.В. Методические основы формирования спроса на авиахимработы в регионе // Наука и техника гражданской авиации. Реф. сб. №2. - М.: ЦНТИ ГА, 1980. - С.30-35.

8. Козловский В.Б., Кубланов М.С. Математическая модель полета вертолета с грузом на внешней подвеске // Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Аэромеханика и прочность. - М., 2004. - №72. - С.5-9.

9. Козловский В.Б., Кулик В А. Моделирование процесса эксплуатации системы транспортных средств // Деп. рук. Укр. НИИ НТИ -1982. - №32277. -16 с.

10. Козловский В.Б., Мова В.В. Повышение эффективности и качества применения авиации в народном хозяйстве. - Краснодар: Книжное издательство, 1981.-61 с.

П.Козловский В.Б., Паршенцев СА Исследование поведения - груза на внешней подвеске вертолета и способы его стабилизации в полете // Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Аэромеханика и прочность. - М, 2004. - №72. - С.97-101.

12. Козловский В.Б., Паршенцев С.А., Солуянов Ю.М. Система стабилизации и азимутальной ориентации груза на внешней подвеске вертолета Ми-26 // Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Аэромеханика и прочность. - М., 2004. - №72. -С.102-107.

13. Козловский В.Б., Сиренко Л.В. К вопросу моделирования использования самолетного парка в гражданской авиации. Комплексное планирование и управление в гражданской авиации // Деп. сб. ДР ЦНТИ ГА. - М., 1981. -Вып.88-С.86-91.

14. Козловский В.Б., Сумовский Н.А. Особенности новых технологий применения вертолетов в электросетевом строительстве // Применение авиации в народном хозяйстве. - М.: ГосНИИ ГА, 1988. - Вып.281. - С.55-63.

15. Козловский В.Б., Худоленко О.В. Как возродить ПАНХ? // Гражданская авиация. — 2002. —№12. — С.15—17.

16. Пат. №2175948 РФ, С2 7 В 66 F 11/00, В 64 D 9/00. Способ монтажа опоры линии электропередачи с помощью летательного аппарата / Ю М.Солуянов, В.Б.Козловский; ОАО НПК "ПАНХ". - Приоритет 15.09.98, №98117145.-4 с.

17. Пат. №2176011 РФ, С2 7 Е 04 Н 12/34, В 64 D 1/22. Устройство для монтажа конструкций летательным аппаратом / Ю.М.Солуянов, В.Б.Козловский; ОАО НПК "ПАЯХ". - Приоритет 09.07.98, №98113564. - 6 с.

18. Применение авиации в отраслях экономики / Под ред. В.Б.Козловского, О.В.Худоленко, В.С.Деревянко. - Краснодар: Советская Кубань, 2002. - 488 с.

19. Kozlovsky V.B. Flight Research of Mi-26 Helicopter Transportation of External Parallelepiped Cargo with Stabilizing and Aerodynamic Drag Reduction Means // 49th Annual Forum Proceedings (19 - 21/05/93) vol.2. - USA: American Helicopter Society, 1993.- P.1481-1483.

20. Kozlovsky V.B. HAL Heli-Expo 93 in Miami (editorial). Helico Revue (Helicopter Magazine), №18, 1993.-P.I.

21. Kozlovsky V.B. Russian Helicopter Fleet Top Heavy And Growing old // Helicopter News, vol.19, №6. - Washington D.C., 1993. -P.I, 4-5.

22. Kozlovsky V.B. Russians Making Inroads // Business Commercial Aviation Show Daily. HeliExpo 92. Tuesday, March 24. - 1992. - P.22.

Подписано в печать 19.04.04 г. Печать офсетная Формат 60x84/16 2,0 уч.-изд. л.

1,86 усл.печ.л._Заказ № 1204/ Тираж 100 экз.

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

© Московский государственный

технический университет ГА, 2004

Р - 76 .0 л

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ ВИДОВ ТРАНСПОРТНЫХ

И СТРОИТЕЛЬНО-МОНТАЖНЫХ РАБОТ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ И СРЕДСТВ ИХ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.

1.1. Вводные замечания и постановка задачи.

1.2. Виды грузов, перевозимых на внешней подвеске летательных аппаратов.

1.3. Основные особенности и проблемы транспортировки крупногабаритных грузов большой массы и проведения строительно-монтажных работ с помощью летательных аппаратов в отраслях экономики.

1.4. Возможности применения аэростатических летательных аппаратов для транспортировки крупногабаритных грузов большой массы и проведения строительно-монтажных работ.

1.5. Выводы по главе 1.

2. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТИРОВКИ ГРУЗОВ И ПРОВЕДЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНО-МОНТАЖНЫХ РАБОТ С ПОМОЩЬЮ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ В ОТРАСЛЯХ ЭКОНОМИКИ.

2.1. Вводные замечания.

2.2. Обзор существующих теоретических и экспериментальных методов решения проблемы транспортировки грузов и проведения строительно-монтажных работ с помощью летательных аппаратов в отраслях экономики.

2.3. Выбор методов решения проблемы транспортировки крупногабаритных грузов большой массы и проведения строительно-монтажных работ в отраслях экономики! с помощью летательных аппаратов.

2.4. Общие методологические положения построения математической модели полета летательного аппарата с грузом на внешней подвеске.

2.5. Математическая модель полета вертолета с грузом на внешней подвеске.

2.6. Адекватность результатов расчетов на математической модели полета вертолета с грузом на внешней подвеске.

2.7. Выводы по главе 2.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТИРОВКИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ БОЛЬШОЙ МАССЫ ГРУЗОВ

С ПОМОЩЬЮ АЭРОСТАТИЧЕСКИХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ.

3.1. Вводные замечания.

3.2. Анализ теоретических и экспериментальных методов решения проблемы транспортировки тяжелых грузов с помощью аэростатических летательных аппаратов.

3.3. Анализ схем комбинированных летательных аппаратов.

3.4. Математическая модель полета вертостата при выполнении операций по транспортировке крупногабаритных грузов на внешней подвеске.

3.5. Исследования особенностей управляемости и устойчивости вертостатов при транспортировке грузов на внешней подвеске и выполнении операций строительно-монтажных работ.

3.6. Оценка предельных режимов полета вертостатов различных схем.

3.7. Выводы по главе 3.

4. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ ГРУЗОВ НА ВНЕШНЕЙ ПОДВЕСКЕ И ПРОВЕДЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНО-МОНТАЖНЫХ РАБОТ.

4.1. Вводные замечания.

4.2. Виды систем внешней подвески грузов и их анализ.

4.3. Виды средств стабилизации грузов на внешней подвеске и их анализ.

4.4. Основные требования к техническим средствам для транспортировки грузов на внешней подвеске п проведения строительно-монтажных работ и конструкции летательных аппаратов.

4.5. Выводы по главе 4.

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТИРОВКИ ГРУЗОВ НА ВНЕШНЕЙ ПОДВЕСКЕ И ПРОВЕДЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНО-МОНТАЖНЫХ РАБОТ С ПОМОЩЬЮ ЛЕТАЛЬНЫХ АППАРАТОВ В ОТРАСЛЯХ ЭКОНОМИКИ.

5.1. Вводные замечания.

5.2. Результаты теоретических и экспериментальных исследований вопросов применения вертолетов для транспортировки грузов на внешней подвеске и проведения строительно-монтажных работ в отраслях экономики.17S

5.2.1. Результаты летных испытаний вертолета с грузом на внешней подвеске.

5.2.2. Результаты теоретических исследований вертолета с грузом на внешней подвеске.

5.3. Результаты трубных исследований н летных испытаний стабилизирующих устройств, используемых при транспортировке грузов на внешней подвеске вертолетов.

5.3.1. Результаты трубных исследований стабилизирующих устройств, используемых при транспортировке грузов на внешней подвеске вертоле

5.3.2. Результаты трубных исследований и летных испытаний стабилизирующих устройств, используемых при транспортировке грузов на внешней подвеске вертолетов.

5.4. Результаты трубных исследований и летных испытаний технических средств, установленных на вертолетах при выполнении транспортировки грузов на внешней подвеске и строительно-монтажных работах в отраслях экономики.

5.5. Результаты исследований вопросов транспортировки грузов вертостатами на внешней подвеске.

5.6. Выводы по главе 5.

6. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ТРАНСПОРТИРОВКИ ГРУЗОВ НА ВНЕШНЕЙ ПОДВЕСКЕ И ПРИ ПРОВЕДЕНИИ СТРОИТЕЛЬНО-МОНТАЖНЫХ РАБОТ.

6.1. Вводные замечания.

6.2. Разработка методик транспортировки грузов на внешней подвеске и выполнения строительно-монтажных работ.

6.3. Решение вопросов обеспечения безопасности полетов при транспортировке грузов на внешней подвеске и проведении строительно-монтажных работ.

6.4. Разработка рекомендаций и предложений по обеспечению безопасной эксплуатации вертостатов при транспортировке грузов на внешней подвеске и выполнении строительно-монтажных работ.

6.5. Выводы по главе 6.

Решение задач, поставленных перед транспортной системой страны, требует от эксплуатационных подразделений гражданской авиации (ГА) дальнейшего повышения эффективности летной эксплуатации (ЛЭ) и уровня безопасности полетов (БП) воздушных судов (ВС). Кроме этого, в настоящее время заметно возросли требования с точки зрения экономической, технической и экологической эффективности применения» авиации в различных отраслях экономики.

Высокая эффективность и БП летательных аппаратов (ЛА) неразрывно связаны друг с другом и непосредственно зависят от качеств самого ЛА и пилота, управляющего им. Качества любого ЛА характеризуются тремя » основными свойствами — устойчивостью, управляемостью и маневренностью, а также существенно зависят от надежной и безотказной работы конструкции, двигателей и систем ЛА. В свою очередь, качество пилотирования т определяется теоретической и практической подготовкой пилота, пониманием динамики ЛА в различных ситуациях и знанием соответствующих инструкций по эксплуатации ЛА.

Поскольку вопросы устойчивости, управляемости и БП для ЛА являются важнейшими и тесно связанными между собой, то методы как теоретических, так и экспериментальных исследований обеспечения необходимых показателей этих качеств ЛА, относятся к числу достаточно сложных проблем. Трудности в изучении и понимании этих проблем вытекают, с одной стороны, из-за большого числа параметров и эксплуатационных ограничений, влияющих на режим полета, а,, с другой стороны, из-за большого числа летных и эксплуатационных ограничений, предписываемых пилоту в нормативных документах по эксплуатации ЛА конкретного типа и определяющих предельные режимы полета, пилотирование на которых требует повышенного внимания. Эти проблемы получили достаточно подробное освещение в работах Пышнова B.C., Ветчинкина В.П., Остославского И.В., Федулова В.А., Бравермана A.C., Володко A.M. и др.

Вертолеты, давно стали неотъемлемой частью авиационного парка любого современного государства. Идея применения вертолетной техники при выполнении транспортных и: строительно-монтажных работ (СМР) была выдвинута с самого момента создания вертолетов. Большой вклад в становление и развитие винтокрылой техники, в изучение и использование ее особенностей внесли такие ученые, как Юрьев Б.Н., Братухин И.П., Миль МЛ;, Камов Н.И., Сикорский И.И., Тшценко М.Н., Михеев C.B.

Помимо вертолетов, в ■ истории авиации i известны и другие типы JIA, - которые можно успешно использовать для транспортировки крупногабаритных грузов и проведения СМР. К таким JIA необходимо отнести нетрадиционные аэростатические летательные аппараты (АЛА) — дирижабли, вертостаты, тепловые дирижабли (термопланы). И хотя решение этих задач много раз рассматривалось на государственном уровне, тем не менее, на сегодняшний день нет пока окончательных решений по определению места нетрадиционных АЛА в транспортной системе. Здесь пока идет процесс научно-технического поиска по определению оптимальных типов AJIA, выбору их компоновочных схем, конструктивных решений и технико-экономических обоснований. Исследованием этих задач занимаются'многие научные и производственные организации авиационной промышленности и ГА, однако, эти исследования разобщены и не имеют концентрированных организационных форм.

В настоящее время уже известны примеры практического применения I дирижаблей4 и • вертостатов, проводятся теоретические изыскания по совершенствованию их компоновочных схем, конструктивных решений и поиску видов применения в различных отраслях экономики. В этой области наиболее известны работы последних десятилетий Ларина A.B., Горелова Ю.А., Рощина В.Ф., Ципенко В.Г., Журавлева В.Н., Чауса Э.Ф., Арие М.Я., Пясецкого Ф.Н.

Среди активных организаций по проведению изысканий использования АЛА для выполнения транспортных операций можно отметить ЦАГИ, НПК «ПАНХ», МАИ, МГТУ ГА, КБ Авиационной Промышленности, а также отдельных энтузиастов в области воздухоплавания. Работа здесь, в основном, направлена на поиск конструктивных решений» АЛА, оценки возможностей их использования; в отраслях народного хозяйства, на транспортных работах и < технико-экономическое обоснование их преимуществ перед традиционными ЛА. Из-за отсутствия финансирования работы в этом направлении еще далеки от завершения.

Весомый вклад в разработку методов транспортировки грузов на внешней подвеске и проведения СМР внесли такие известные ученые, как Логачев Ю.Г., Исаев С.А., Широков Н.А., Рощин В.Ф., Сумовский H.A. Однако анализ, отечественной и зарубежной литературы, посвященной; как авиации вообще, так вертолетостроению и нетрадиционным АЛА в частности, позволяет сделать вывод о том, что в настоящее время ощущается острый недостаток материалов, связанных с разработкой новых комплексных методов решения«проблемы транспортировки=грузов на внешней подвеске и проведения СМР с помощью различных типов ЛА. Можно утверждать, что работ, в которых широко и полно освещались бы указанные вопросы с позиций системного подхода, явно недостаточно, хотя потребность в них очень велика. Предлагаемая диссертационная работа должна восполнить серьезный пробел в рассматриваемой проблеме.

Таким образом, в предлагаемой работе решается важная и актуальная народно-хозяйственная проблема транспортировки грузов и проведения? СМР с помощью традиционных и нетрадиционных ЛА в * отраслях экономики за счет использования методов математического моделирования движения ЛА, создания новых и совершенствования современных комплексных теоретических и экспериментальных методов исследования.

Идея диссертационной работы состоит в том, чтобы при разработке рекомендаций и предложений по повышению эффективности транси портировки грузов на внешней подвеске и проведения CMP центр тяжести исследований переместить в область математических методов; как наиболее дешевых и доступных, и исследований в аэродинамических трубах (AT), а дорогостоящие летные испытания (ЛИ) использовать лишь для уточнения математических моделей (ММ), контроля их точности и непротиворечивости.

Необходимо отметить, что за последние десятилетия перевозка грузов на внешней подвеске в общем объеме вертолетных работ заметно возросла и в некоторых авиакомпаниях достигает 50% и более. Это объясняется широким применением таких авиатехнологий как вывозка леса из труднодоступных горных массивов; тушение лесных пожаров, проведение мониторинга окружающей среды, борьбы с последствиями стихийных бедствий и экологических катастроф.

С появлением: в эксплуатации вертолетов с высокой весовой отдачей, таких как Ка-32 и Ми-26, масса перевозимого на внешней подвеске или при СМР груза стала соизмеримой с массой самого пустого вертолета (5 тгруз и 6 т вертолет Ка-32,20 т груз и 32 т Ми-26). Такое соотношение «вертолет — груз на внешней подвеске» вызвало необходимость пересмотра многих аспектов летной и технической эксплуатации вертолетов, в первую очередь, с точки зрения БП. При этом одной из важной особенностей таких технологий как вывозки древесины, тушение пожаров и СМР4 является скоротечное изменение суммарной массы системы «вертолет — груз на внешней подвеске» на 35 — 45% при выполнении операций взятие-отцепка груза или забор-сброс воды. К этому необходимо добавить повышение экологических требований при перевозке грузов и СМР, что повлекло за собой увеличение длины внешней подвески до 50 м — 80 м.

По указанным причинам вопросы устойчивости, управляемости, маневренности и БП при перевозке крупногабаритных грузов соизмеримых по массе с массой пустого вертолета, также как и эффективности операций в целом, должны комплексно рассматриваться применительно к системе вертолет — груз на внешней подвеске». Аналогичный подход представляется : правомерным при построении математических моделей в процессе работ по? созданию нетрадиционных летательных аппаратов, предназначенных для перевозки крупногабаритных и сверхтяжелых грузов.

Таким образом, в диссертации предлагаются методологические основы исследования динамической системы «ЛА — груз. на внешней подвеске», поведения системы с точки - зрения управляемости,. устойчивости и маневренности. Исследование проводилось путем • математического моделирования системы, проведения экспериментальных исследований в АТ и ЛИ.

Диссертационная работа базируется на материалах теоретических и экспериментальных исследований, выполненных автором и под его научным руководством в НПК «ПАНХ» в период 1973—2003 г.г., а также результатах летных испытаний (ЛИ) в ГосНИИ ГА и НПК «ПАНХ» и результатах трубных испытаний в РО ГосНИИ ГА. Эти работы проводились на основании постановлений правительства, планов НИОКР министерств и ведомств, отдельных заданий Министерства ГА и МАП, в качестве поисковых работ НПК «ПАНХ», по заказу эксплуатационных предприятий ГА и предприятий — потребителей авиационных услуг в соответствии с планами и программами важнейших научно-исследовательских работ МГА (ГСГА) и МАП, в тесном содружестве с ЦАГИ, ГосНИИ ГА, МВЗ им. М.Л. Миля, ОАО «Камов», ММЗ им. В.М. Мясищева, МАИ, МГТУ ГА, РКИИ ГА, АГА и другими организациями в Москве, Новосибирске, Омске, а также с эксплуатационными предприятиями ГА.

Цель работы и задачи исследования. Цель работы — повышение эффективности эксплуатации и обеспечение БП ЛА при выполнении СМР и транспортировки грузов на внешней подвеске в отраслях экономики путем разработки и * применения усовершенствованных комплексных методов исследования, включающих в себя математическое и натурное моделирование, а также летные испытания.

Главными задачами работы являлись: выявление основных эксплуатационных факторов и условий, влияющих на эффективность транспортировки грузов и проведение СМР с помощью JIA; разработка методологических основ транспортировки грузов и проведение СМР с помощью традиционных и нетрадиционных JIA; обоснование и разработка целевой обобщенной ММ движения системы «вертолет — груз г на внешней ? подвеске» на различных этапах полета; обоснование и разработка целевой * обобщенной ММ' движения системы «вертостат — груз на внешней подвеске» на различных этапах полета;: выбор и обоснование технических средств (ТС) для транспортировки грузов на внешней подвеске и проведения СМР; разработка методик повышения эффективности и безопасности транспортировки грузов на внешней подвеске и проведения СМР.

Объект исследования»— система эксплуатации JIA с грузом на внешней подвеске при; выполнении транспортных и строительно-монтажных работ.

Методы исследований. В; работе использован комплексный подход, включающий методы теоретических и экспериментальных исследований динамических систем, методы численных решений. дифференциальных уравнений, теории подобия; системного анализа, классификации и идентификации, теории вероятностей и математической статистики:.

Достоверность результатов исследований подтверждается:

1) непосредственным сопоставлением результатов расчетов с данными летных экспериментов и продувок в AT, проведенными в ГосНИИ ГА, НПК «ПАНХ» и РО ГосНИИ ГА;

2) оценкой адекватности полученных на ММ результатов расчетов экспериментальным данным с помощью статистических критериев.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые поставлены и решены следующие задачи:

- разработка методологии исследования системы "ЛА — груз на внешней подвеске" на основании комплексного применения методов математических, модельных и натурных исследований; разработка универсальной ММ пространственного движения сложной динамической системы "вертолет — груз на внешней подвеске", учитывающей совокупность всех основных силовых факторов, действующих на вертолет и груз на внешней подвеске, и описывающей с высокой степенью адекватности движение системы на различных этапах полета с учетом функциональных отказов и атмосферного воздействия;

- обоснование г наиболее рациональной? аэродинамической компоновки вертостата и основных методологических принципов формирования ММ динамической системы "вертостат — груз на внешней подвеске", позволяющей определить предельные безопасные режимы полета; разработка и обоснование комплексных методик по повышению эффективности и безопасности выполнения; транспортировки1 грузов на; внешней подвеске и проведения СМР с помощью вертолетов.

Теоретическая значимость результатов исследований. Предложенные результаты исследований в виде ММ и методологических основ эксплуатации ЛА при транспортировке грузов и проведении СМР использованы и могут быть применены в дальнейшем для изучения таких свойств динамики системы "ЛА — груз на внешней подвеске", которые ранее не исследовались и не обнаруживались, как, например, колебания при соизмеримых массах ЛА и груза, а также при разработке нормативных документов и рекомендаций по повьппению эффективности и безопасности выполнения транспортировки грузов на внешней подвеске и проведения СМР.

Практическая ценность работы состоит в том, что разработанные комплексные методы исследования системы «ЛА — груз на внешней подвеске» позволяют:

1) более полно исследовать особенности ЛЭ ЛА с грузом на внешней подвеске, как в нормальных, так и в особых случаях полета;

2) обеспечивать экономию ресурсов за счет сокращения объема ЛИ;

3) проводить анализ особых условий эксплуатации ЛА с грузом на внешней подвеске на различных этапах полета за рамками ограничений с целью оценки предельных эксплуатационных возможностей ЛА;

4) находить оптимальные режимы полета ЛА с грузом на внешней подвеске для уточнения существующих Руководств по летной эксплуатации (РЛЭ) и подготовки РЛЭ перспективных ЛА;

5) предлагать и обосновывать, ТС для транспортировки грузов на внешней подвеске и проведения СМР;

6) использовать, результаты математического моделирования при разработке и совершенствовании Норм летной годности вертолетов (Федеральных авиационных правил);

7) использовать результаты диссертационного исследования в процессе разработки новой авиационной техники;

8) проводить расследование авиационных происшествий (АП) и инцидентов с помощью решения обратных задач динамики полета ЛА с грузом на внешней подвеске и на этой основе обосновывать рекомендации по их профилактике;

9) разрабатывать рекомендации по обучению и тренировке экипажей ЛА при транспортировке груза на внешней подвеске в нормальных и особых случаях полета.

Реализация и * внедрение результатов работы. Основные научные результаты, полученные в диссертационной работе, использованы и внедрены в научных организациях и I эксплуатационных предприятиях ГА в виде: инструкций; и методик по обеспечению? эффективности и безопасности выполнения транспортных и СМР с помощью ЛА, утвержденных руководящими органами ГА и авиационной промышленности, а также при обучении летного состава. Результаты диссертационной работы, были использованы в лекциях и учебных пособиях по курсам эффективности систем ГА, аэродинамики, динамики полета, безопасности полетов и летной эксплуатации в МАИ, МГТУ ГА, АГА и УВАУ ГА.

Апробация работы. Результаты: выполненных исследований докладывались > и получили положительную оценку на ежегодных форумах Хели-Экспо Международной вертолетной Ассоциации (1991— 2001- гг. в США), на форуме и технологической выставке Американского вертолетного Общества (1993 г.), на Совещаниях руководителей предприятий (организаций) стран — членов СЭВ, участников? соглашения по. вопросам сотрудничества в области применения авиации в народном хозяйстве (1981-—1990 гг.), на заседаниях научно-технических советов и коллегий МГА (ГСГА), а также обсуждались > на ; отраслевых и г вузовских научно-технических и летно-технических конференциях и семинарах.

Публикации. По материалам г диссертационной работы; опубликовано 26 печатных работ, в том числе, одна монография и 3 патента." Полученные в период 1973 —2003 гг. результаты отражены в 24 отчетах по научно-исследовательской; работе НПК «ПАНХ», в которых автор является исполнителем или научным руководителем, а также в 22 инструкциях и правилах, утвержденных отраслевыми министерствами.

На защиту выносятся: методологические основы транспортировки грузов и проведения СМР с помощью JIA;

ММ движения системы «вертолет — груз на внешней подвеске»;

ММ движения системы «вертостат — груз на внешней подвеске»; комплексные методики по повышению эффективности и безопасности транспортировки грузов на внешней подвеске и проведения СМР.

Структура и объем диссертационной работы.,Работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованных источников из 176 наименований (из них 8 на иностранных языках) и приложения. Ос

6.5. Выводы по главе 6

1. На основе полученных результатов комплексных исследований разработаны рекомендации и инструкции по технологиям применения вертолетов Ка-32, Ми-8 и Ми-26 при перевозке грузов на внешней подвеске и проведении СМР, соответствующие ТС и рекомендации по модернизации и оснащению вертолетов, с целью повышения эффективности и безопасности их применения.

2. Разработаны технические требования на единые образцы контейнеров, цистерн, тросов и трубозахватов для транспортировки вертолетами на внешней подвеске.

3. Создано «Руководство по выполнению строительно-монтажных работ с применением вертолетов», утвержденное МГА СССР 28.12.1990 г.

4. Создана «Инструкция по транспортировке грузов на внешней подвеске вертолетов», утвержденная Минтрансом РФ 08.01.2004 г.

5. Показано, что разработанные ТС для транспортировки грузов на внешней подвеске и для СМР, а также технологии выполнения этих работ с применением вертолетов могут быть с необходимыми изменениями использованы и при проведении СМР с применением АЛА.