автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Теоретические основы, аппаратные средства и программно-математическое обеспечение информационной системы мониторинга и контроля по состоянию воздушных судов

На правах рукописи

Ратникова Нина Алексеевна

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ, АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА И ПРОГРАММНО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА И КОНТРОЛЯ ПО СОСТОЯНИЮ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ

Специальность:

05.13.01-Системный анализ, управление и обработка информации

(авиационная и ракетно-космическая техника). 05.07.07-Контроль и испытание летательных аппаратов и их систем.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 2005 г.

Работа выполнена на кафедре "Информационно-управляющие комплексы" Московского авиационного института (государственного технического университета).

Научный консультант: заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор М.Н. Красильщиков

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор А.И. Аюпов доктор технических наук, профессор В.Н. Овчаренко доктор технических наук, чл.-корр. РАН профессор В.А. Ярошевский

Ведущая организация: Военно-воздушная академия им. Ю.А. Гагарина

Защита состоится « » _2005 года в_часов в зале заседаний

Ученого Совета на заседании диссертационного Совета Д212.125.12 в Московском авиационном институте (государственном техническом университете) по адресу:

125993, г. Москва, А-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе, д.4.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке МАИ. Автореферат разослан «14 » апреля 2005 года.

Ваш отзыв в 1-ом экземпляре, заверенный гербовой печатью, просьба направлять по адресу: 125993, г. Москва, А-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе, д.4.

Ученый секретарь

{ ¿006-У

20* £5"

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Всесторонний анализ, проведенный в России и

ремонтопригодность летательных аппаратов стали определяющими факторами в гражданской и военной авиации мира, имеющими не меньшее значение, чем летно-технические характеристики. Более того, улучшение всего комплекса эксплуатационных характеристик в настоящее время является приоритетным. Настоящая диссертация посвящена решению комплексной научно-технической проблемы внедрения технологии контроля воздушных судов (ВС) по состоянию как необходимого условия улучшения эксплуатационных характеристик ВС и повышения уровня безопасности полетов.

Актуальность этой проблемы вызвана постоянным усложнением бортового оборудования ВС и, как следствие, увеличением количества сложных отказов.

Актуальность внедрения технологии контроля ВС по состоянию обусловлена также требованием обеспечения необходимого уровня надежности и безопасности эксплуатации ВС на этапах проведения летных, сертификационных испытаний и при дальнейшей эксплуатации ВС.

Одним из путей решения сформулированной проблемы является использование систем объективного контроля состояния ВС на этапах эксплуатации, а на этапе летных испытаний - обеспечение максимально полного сертификационного анализа полетных данных на базе наземных систем комплексной обработки информации. Однако, несмотря на многолетний опыт эксплуатации подобных систем, проблему обеспечения безопасности эксплуатации авиационной техники нельзя считать до конца исчерпанной.

Обеспечение безопасности эксплуатации авиационной техники предполагает использование системы показателей, позволяющих оперативно принимать объективные решения о состоянии ВС, его систем, агрегатов и узлов и, как следствие, обоснованные решения о возможности его дальнейшей эксплуатации в

за рубежом показал, что безотказность, эксплуатационная технологичность и

зависимости от текущего состояния.

Сегодня подобные решения зачастую принимаются на основе среднестатистических показателей надежности авиационных систем (наработка на отказ, назначенный ресурс), в результате чего не удается учесть индивидуальные особенности конкретного ВС. Выходом в подобной ситуации является переход от среднестатистических показателей надежности к индивидуальным оценкам состояния каждого ВС в течение всего жизненного цикла, то есть переход на технологию эксплуатации авиационной техники по состоянию.

Переход на эту технологию, по мнению большинства специалистов, позволит:

• повысить надежность и безопасность полетов;

• сократить затраты на эксплуатацию;

• своевременно и оперативно диагностировать дефекты и неисправности;

• обеспечить оперативное принятие обоснованных решений по использованию ВС с учетом условий его эксплуатации и индивидуальных особенностей;

• обеспечить возможность доступа к информации о состоянии ВС в режиме реального времени, в том числе для экипажа.

Однако, практическая реализация технологии эксплуатации авиационной техники по состоянию требует решения комплекса задач, главными из которых являются:

• создание интегрированной информационно-измерительной системы, обеспечивающей формирование банка данных полетной информации, наращиваемого в процессе эксплуатации, в том числе и на этапе летных испытаний;

• разработка системы критериев, позволяющих проводить на каждом этапе эксплуатации воздушного судна индивидуальную оценку его состояния;

• разработка алгоритмического обеспечения процесса оценки состояния ВС на основе использования банка данных и системы критериев;

• разработка соответствующего программно-математического обеспечения. Отсутствие сегодня в комплексе результатов решения этих задач является

основным препятствием на пути перехода к технологии эксплуатации ВС по состоянию, л.и'»*; -«<" 4

4 : ч,

Цель работы. Целью работы является повышение уровня безопасности эксплуатации ВС на всех этапах путем создания необходимых предпосылок для перехода на эксплуатацию ВС по состоянию.

Объект исследования. Принципы построения аппаратно-программной основы технологии контроля ВС по состоянию, её алгоритмическая и программная реализация в составе комплекса обработки информации распределенной вычислительной системы (РВС) «Регата».

Предмет исследования. Теория и практика реализации технологии контроля ВС по состоянию.

Методы исследования. Вероятностно-гарантирующий подход как теоретическая основа для формирования алгоритмического обеспечения, математическое моделирование процессов оценки состояния ВС и его систем, натурные испытания.

Научная новизна работы состоит:

1) В формировании теоретических основ технологии контроля авиационной техники по состоянию, включая:

• разработку принципов построения и архитектуры бортовой РВС «Регата» как аппаратной основы технологии контроля авиационной техники по состоянию;

• формирование системы показателей (критериев) позволяющих адекватно оценивать изменение состояния воздушных судов и их отдельных систем с учетом выработки ими ресурса в процессе эксплуатации;

• разработку методов вероятностно-гарантированной оценки состояния воздушных судов с использованием прямого (функционал вероятности) и обратного (функционал квантили) критериев;

2) В реализации РВС «Регата» - принципиально новой системы сбора, регистрации полетной информации, контроля и диагностики бортовых систем ВС, обеспечивающей в отличие от аналогичных систем, стоящих на ВС, не только регистрацию полетных данных, но и создание в реальном времени базы данных для интегральной оценки состояния систем самолета.

3) В разработке пакета алгоритмов, обеспечивающих вероятностно-гарантирующую

оценку состояния ВС и его систем в процессе эксплуатации, включая:

• алгоритм оценки частных вероятностных критериев состояния (функционалов вероятности и квантили), характеризующих способность воздушного судна или его систем обеспечить выполнение целей каждого из этапов функционирования (взлет, набор высоты, крейсерский полет и т.д.) на определенном этапе эксплуатации.

• алгоритм оценки общих вероятностных критериев состояния воздушного судна, характеризующих возможность успешного решения им или его системами целевых задач, определенных программой полета, во время всего цикла функционирования.

4) В разработке программного комплекса «Chart», реализующего перечисленные выше алгоритмы и обеспечивающего во взаимодействии со средствами РВС «Регата» мониторинг состояния ВС и их отдельных систем процессе всего цикла эксплуатации.

Практическая ценность. Практическая значимость полученных в работе результатов состоит:.

1) во внедрении в практику летных испытаний Ил-96-300, Ил-114, Ту-204, Ту-214, Ту-234, Бе-200, Бе-200 МЧС, Ан-70, Аист-411, Меркурий, Ил-76, Су-27, Як-130, МиГ-АТ, МиГ-29СМТ, МиГ-31 РВС «Регата», позволившей повысить информативность результатов и снизить объем летных испытаний, принимать обоснованные решения о необходимых доработках систем воздушных судов.

2) во внедрении в практику летных испытаний разработанного программно-аппаратного комплекса вероятностно-гарантирующей оценки состояния различных типов ВС, создающего предпосылки для перехода на эксплуатацию ВС по состоянию.

Достоверность результатов. Достоверность результатов работы подтверждается:

1) использованием утверждений, строго обоснованных математически;

2) проверкой аппаратных средств РВС «Регата», алгоритмов оценки состояния воздушных судов и программно-математического обеспечения в процессе реализации программ стендовых, заводских, сертификационных, летных и Государственных испытаний.

Результаты испытаний подтверждены официальными документами:

- «Свидетельством о годности комплектующего изделия» № 142-002-96, в котором удостоверяется, что тип указанного изделия одобрен для установки на воздушное судно гражданского назначения;

- актом №1/503101-003 Государственных испытаний бортовой распределенной вычислительной системы «Регата», г. Ахтубинск. 2004г.

- решением №15/09-04 от 15.09.2004 года Управления вооружения по испытаниям АТ и вооружения ПВО, ГосНИИ ГА, ГосНИИ АН, Научно-технического инновационного предприятия «Регата», ОАО «Раменский приборостроительный завод» по утверждению Акта МВК и утверждению конструкторской документации на распределенную вычислительную систему РВС «Регата» АБВК 461000.000 для серийного производства и присвоения литеры «Oí». 3) многолетней эксплуатацией программно-аппаратных средств РВС «Регата» на различных типах воздушных судов: Ил-96-300, Ту-204, Ту-204-300, Ту-214, Бе-200, Бе-200 МЧС, Ан-70, Су-27, М-55 - «Геофизика», Ил-76, Меркурий, Аист-411, МиГ-УТС, МиГ-29 СМТ, МиГ-31, Як-130;

Внедрение результатов работы. Результаты работы использовались в проведении летных и сертификационных испытаний ВС ведущими авиационными предприятиями: АК им. Ильюшина, АНТК им. Туполева, ТАНТК им. Бериева, АНТК им. Антонова, ФГУП им. Хруничева, НПАФ «Авиатон», ЛИИ им М М. Громова, ОКБ им. Яковлева, ОКБ им. Сухого, РСК «МИГ», что подтверждается соответствующими актами о внедрении.

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены:

• на научно-технической конференции "Всероссийского научно-исследовательского института межотраслевой информации" (ГУГГ'ВИМИ"), 1999г.;

• на научно-технической конференции "Перспективы развития средств эксплуатационного контроля летательных аппаратов военного применения" в 13 ГОСНИИ МО, 2000 г.;

• на Третьем Международном аэрокосмическом конгрессе «IAC2000», 2000 г.;

• на 6-й Международной конференции «Системный анализ и управление

аэрокосмическими комплексами», 2000г.;

• на Второй Международной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Современные проблемы аэрокосмической науки и техники» ЦАГИ, 2000 г.;

• на международной научной конференции «Информационные и робототехническяе системы летательных аппаратов», 2002 г.;

• на 7-й Международной конференции «Системный анализ и управление аэрокосмическими комплексами», 2002г. ;

• на научном семинаре кафедры «Динамика полета» Московского авиационного института (Государственного технического университета), 2003 г.;

• на научном семинаре кафедры «Системный анализ и управление JIA» Московского авиационного института, 2003 г.;

• на научном семинаре кафедры «Информационно-управляющие комплексы» Московского авиационного института, 2004 г.;

• на международной научной конференции-выставке «Авиация и космонавтика-2003», 2003 г.;

• на технической конференции ОАО «Аэрофлот» «Эксплуатация самолетов Ту- 154М до 2010 года», ЦПАП (Шереметьево-1), 2004г.;

• на Общероссийской конференции «О состоянии и мерах по повышению качества вооружения и военной техники». AHO «Военный Регистр», 2005г.

На защиту выносятся.

1. Теоретические основы новой технологии контроля авиационной техники по состоянию, включая:

принципы построения и архитектуру РВС «Регата», как информационной основы технологии контроля авиационной техники по состоянию;

систему показателей (критериев), позволяющих адекватно оценивать изменение эксплуатационно-функционального состояния воздушных судов и их отдельных систем с учетом выработки ими ресурса в процессе эксплуатации;

методы вероятностно-гарантированной оценки состояния воздушных судов с

использованием прямого (функционал вероятности) и обратного (функционал квантили) критериев.

2. Аппаратно-программная реализация системы сбора, регистрации полетной информации, контроля и диагностики бортовых систем воздушных судов в виде РВС «Регата».

3. Алгоритмы вероятностно-гарантирующей оценки состояния ВС и его систем в процессе эксплуатации.

4. Программный комплекс на базе алгоритмов оценки вероятностных критериев, обеспечивающий во взаимодействии со средствами РВС «Регата» мониторинг состояния воздушных судов и их отдельных систем в процессе всего цикла эксплуатации.

5. Результаты практической оценки состояния различных типов воздушных судов с использованием разработанного программно-математического комплекса.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка литературы. Объем работы 401 страниц, в том числе 135 рисунков, 12 таблиц. Список литературы включает 244 наименование.

Содержание работы

Введение Во введении обосновывается актуальность проблемы оценки состояния образцов авиационной техники, формулируется цель и задачи работы, проводится краткий анализ структуры работы, обзор содержания основных разделов диссертации, полученные в работе теоретические и практические результаты и выводы по их использованию.

Первая глава В Главе 1 обоснована актуальность перехода на технологию эксплуатации авиационной техники по состоянию, проведен анализ существующих систем объективного контроля и возможности их использования для решения проблемы оценки состояния образцов авиационной техники, сформулированы требования к перспективной информационной системе мониторинга состояния ВС, выделены те задачи, которые должны быть решены в процессе создания подобных систем.

Отмечается, что, несмотря на многолетний опыт эксплуатации систем

объективного контроля ВС, существующие средства не позволяют в полном объеме осуществить переход на технологию контроля по состоянию. Это связано с ограниченностью их целевого назначения и соответственно функциональных возможностей с точки зрения требований, которые выдвигает современная технология контроля по состоянию. Основным препятствием является то, что большинство существующих систем объективного контроля обеспечивают главным образом фиксацию фактического состояния, то есть регистрацию факта нештатного функционирования уже после его наступления.

Исходя из существа задач, которые должны быть решены для полноценной реализации контроля ВС по состоянию, в Главе 1 сформулированы следующие основные требования к аппаратным средствам и программно-математическому обеспечению перспективной системы объективного контроля:

1 Обеспечение в реальном времени сбора и анализа информации об отказах, поступающей от самолетного оборудования, имеющего средства встроенного самоконтроля (ВСК), а также об отказах систем, не имеющих ВСК (по косвенным признакам от других систем в полете и при наземном обслуживании).

2. Возможность локализации отказов канала связи бортовых систем.

3. Регистрация отказов и связанной с ними информации в энергонезависимой памяти. В случае проявления последствий первичного отказа в виде вторичных отказов в той же, либо в другой системе, должна выполняться изоляция первичного отказа на уровне регистрации в энергонезависимой памяти и отображения сообщения об отказе.

4. Контроль достоверности данных и исправности кодовых линий связи.

5. Отображение сообщений об отказах и связанной с ними информации, включая возникшие отказы, отказы текущего полета, и историю отказов за несколько полетов (не менее 10).

6. Составление отчетов об отказах и вывод отчетов на экраны пультов управления, индикаторы, бортовой принтер и т.д.

7. Передача на землю посредством радиосвязи информации о возникающих на борту отказах в реальном времени.

i

i

8. Выдача информации об отказах через технологический разъем типа RS-232 в персональный компьютер типа Notebook для подробного документирования.

10. Использование единого источника времени на борту ВС для синхронизации информации.

При этом подобная перспективная система должна работать как в режиме полетного контроля, так и в режиме наземного предполетного и послеполетного контроля.

В режиме полетного контроля должны выполняться следующие функции: 1) сбор и логическая обработка информации, поступающей от бортового оборудования самолета с целью выявления отказов, их локализации и анализа возможных причин их появления; 2) прием информации о текущем этапе полета и регистрация в энергонезависимой памяти информации об отказах с соответствующими признаками; 3) передача сообщений о выявленном отказе на землю посредством радиосвязи; 4) накопление информации об отказах комплексов и систем самолетного оборудования за текущий полет и за 10 ранее выполненных полетов; 5) самоконтроль средств контроля с выдачей информации об отказах, на средства отображения.

В режиме наземного предполетного и послеполетного контроля доля сны выполняться следующие функции: 1) организация и проведение контроля бортового оборудования выборочно по самолетным системам и комплексно с использованием ВСК, логическая обработка информации и выдача на средства отображения результатов контроля; 2) представление техперсоналу инструкций по проведению проверок бортового оборудования; 3) формирование (при необходимости) стимулирующих сигналов для выполнения проверок систем; 4) локализация отказа до конструктивно-сменного блока; 5) документирование результатов контроля.

Переход на перспективные системы объективного контроля состояния авиационной техники требует разработки соответствующего научно-методического обеспечения. В работе развивается концепция совершенствования информационных систем контроля ВС, основными составляющим которой является: • переход на технологию эксплуатации ВС по текущему состоянию, в том числе

на аэродроме;

• интегральный контроль ВС и его систем в течение всего жизненного цикла;

• контроль состояния ВС в реальном масштабе времени;

• мониторинг текущего состояния ВС с использованием систем навигации и связи;

• информационная поддержка экипажа с помощью интегрированной системы на всех этапах полета.

Наличие глобальных навигационных систем ГЛОНАСС и GPS, а также формирование низкоорбитальных систем связи, таких как IRIDIUM, OrbCom, Globalster и т.д., открывает новые возможности мониторинга текущего состояния ВС. Подобный режим мониторинга может быть реализован параллельно с системой диспетчерского контроля полета ВС с использованием упомянутых систем. Использование космических систем связи обеспечивает включение информации наземно-бортового комплекса контроля ВС согласно предложенной концепции в систему глобального мониторинга текущего состояния ВС. В настоящее время уже созданы необходимые условия для реализации такого режима мониторинга вследствие наличия многоканальных ГЛОНАСС / GPS-приемников на бортах ВС, а также использования низкоорбитальных спутниковых систем связи. Достаточным условием для реализации подобного режима является создание соответствующих баз данных, которые должны стать необходимым элементом контроля на протяжении всего жизненного цикла ВС.

Представляется очевидным, что реализация всех перечисленных выше элементов концепции совершенствования систем контроля ВС достигнет цели повышения надежности и безопасности полетов только в том случае, если вся информация о текущем состоянии ВС будет доступна экипажу ВС в соответствующей для восприятия форме. Это возможно лишь при условии, что такая информационная поддержка экипажа будет осуществляться с помощью специального компьютера экипажа, который является монитором информационной системы контроля ВС и может использоваться также в автономном режиме для штурманских расчетов маршрутов, отображения местоположения ВС на карте

местности и решения других задач.

Вторая глава. В Главе 2 изложены принципы построения не имеющей аналогов бортовой РВС «Регата», разработанной коллективом специалистов научно-технического инновационного предприятия «Регата» при непосредственном участии и под руководством автора настоящей работы, которая составляет аппаратную основу развиваемой в диссертационной работе новой технологии контроля ВС по состоянию.

В течение 1993-2004 гг. Научно-техническим инновационным предприятием (НТИП) "Регата" была разработана и создана РВС сбора полетной информации, контроля и диагностики бортовых систем самолета "Регата", которая по своим характеристикам, в отличие от других систем, стоящих на ВС, позволяет не только регистрировать полетные данные, но и в реальном времени создавать базу данных для интегральной оценки состояния систем самолета.

В рамках РВС "Регата" реализованы такие важные элементы концепции совершенствования бортовых информационных средств как интегральный контроль ВС в реальном масштабе времени, информационная поддержка экипажа в задаче дозаправки самолета топливом в воздухе, а также отдельные элементы технологии эксплуатации ВС по состоянию - оценка расхода ресурса планера самолета за полет, учет наработки двигателя за полет, интегральная оценка готовности самолетных систем.

РВС "Регата" построена на следующих основных принципах:

• функционирование в реальном масштабе времени с накоплением, отображением и документированием данных;

• синхронизация разнородных информационных потоков;

• модульное построение аппаратно-программных средств;

• мобильное наращивание вычислительных мощностей;

• развитая архитектура периферийных портов;

• дружественный интерфейс пользователя;

• программное математическое обеспечение открытой архитектуры.

Кроме того, система РВС "Регата" может наращиваться с целью реализации

таких элементов концепции, как использование спутниковых систем мониторинга, внедрение компьютера экипажа, создание баз данных для контроля ВС на протяжении всего жизненного цикла ВС и т.д.

Сформулированные положения не определяют единственный вариант подобной концепции. Тем не менее, такие положения, как интегральный контроль воздушного судна по его текущему состоянию в течение всего жизненного цикла, в том числе и в реальном масштабе времени, неизбежно будут реализованы в той или иной технической форме в ближайшие годы. Система "Регата" является прототипом будущих информационных систем контроля. В ней реализуются важнейшие составляющие предлагаемой концепции. Быстрое широкое внедрение подобных систем на воздушных судах любых типов, несомненно, будет гарантией безопасности полетов с точки зрения технического состояния воздушного судна.

РВС «Регата» как перспективная система сбора, контроля, обработки и регистрации полетных данных реализует следующие важнейшие с точки зрения реализации методологии и технологии контроля ВС по состоянию функции:

1) сбор информации от самолетных систем и ее регистрацию, в том числе и от множества датчиков на этапе летных и сертификационных испытаний в требуемом объеме и в требуемом количестве;

2) создание банка данных полетной информации, наращиваемого в процессе летных испытаний и эксплуатации;

3) контроль технического состояния ВС и его систем в реальном времени;

4) оперативный контроль летно-технических характеристик;

5) прогнозирование отказов систем ВС;

6) оперативное документирование результатов контроля.

С разработкой и возможностью массового внедрения лицензированной бортовой системы сбора, обработки и анализа больших объемов полетной информации РВС "Регата" стало реальной задачей решение внедрения автоматизированного анализа полетной информации непосредственно на борту, в том числе в реальном масштабе времени. РВС "Регата" является аппаратно-программным наземно-борговым комплексом и благодаря своим уникальным

характеристикам способна решать все задачи информационного обеспечения эксплуатации воздушного судна (ВС) по состоянию.

Следует отметить, что важнейшей с точки зрения последующей формализации критериев состояния ВС, функцией РВС «Регата» является формирование базы данных полетной информации, наращиваемой в процессе эксплуатации.

На рис. 1 приведена функциональная схема РВС "Регата" как аппаратно-программной основы технологии контроля технического состояния систем ВС.

Расширенные функции РВС «Регата» в части контроля и диагностики ВС по состоянию позволяют:

• регистрировать в едином файле параметры полёта и состояния систем ВС с использованием датчиков всех известных типов, обеспечивая возможность комплексной автоматизированной обработки и анализа данных с расширенными возможностями по оценке состояния ВС, работы экипажа и определения причин авиационных происшествий и инцидентов;

• обеспечивать возможность стандартного информационного обмена между эксплуатационным и защищенным накопителем;

• обеспечивать гибкую перенастройку алгоритмов анализа информации на другой тип ВС путём смены файла настройки, дополнять и совершенствовать алгоритмы анализа;

• обеспечивать унификацию и быструю адаптацию под требуемое назначение благодаря модульности принципа построения аппаратных и программных средств;

• обеспечивать передачу по телеметрическому, радио или спутниковому каналам связи требуемой полетной информации в реальном масштабе времени на землю;

• обеспечивать оперативный предполетный, полетный и послеполетный контроль бортовых систем ВС и действий экипажа в реальном масштабе времени;

• обеспечивать возможность формирование базы экспертных данных и знаний:,

• обеспечить возможность реализации глобального мониторинга текущего состояния ВС на протяжении всего его жизненного цикла.

Аппаратное обеспечение

•Приемные модули •Контроллео межмашинного обмена

•Цифровая вычислительная система

•Внешнее запоминающее устройство

•Малогабаритная система единого Бремени •Выносной пульт управления •Контроллер телеметрии •Комплект жгутсь межмодульных соединении

Габаритно- вссоаые жарактеристики нркемяог» неделя 175мн х 245мм * 205МН вес ив болев 6 кг Информационный нотой на шяояя от 640 Кбит/с Рабочая температура ♦бО-С ДОС

Типы регистрируемых сигналов:

■АЯШС 429 ■разовые команды •стандарт 1*5-232, •стандарт 1« 422 (485) ■О 6В •-10..+10В •потенциометры •термопары «теркорезисторы •текзорезисторы ■ 1(Ю..+100мВ •датчики СКТ ■тензомосты •частотные сигналы •импульсные сигналы ■МИ-ЕГГО1553В •высокочастотные •датчики (шунты) тока

Внешние накопитпи

Наземный информационный комплекс оценки АТ по состоянию

Рис. 1.

Описание основных функций РВС «Регата» и главные черты ее архитектуры

иллюстрирует рис.2

1 '^ШЦаЙгу1^ -Ы1.

РВС Тетята*

»средстве об работ»« и анализа дмм при летных испытаниях-

• средство экспресс-анализа полетных данных для объективного контроля втом числе в реальном ерам«ни,

• средство интеллектуальной поддержи эюмажа на асах этапах

полета,

• средство оценю техниш пилотирования при общении и тренировках латного состава

• средство анализа палатных даниык при расследовании происшествий:

- предпосылок; -аварий,

• катастроф,

• средство контроля и диагностики ВС по состоянию.

• АРШС 429

• разовые команды

• стандарт Р5 232

«стандарт «5-422 (485) -О 6В •-10 +10В ■ потенциомепры терн опары ^•терн ореэисторы ^внэо резисторы

+100м В ики СКТ

импульсные сигналы МП 5Т0

датчики (шунты)

РВС «Регата» как система сбора, преобразования и регистрации информации

контроль и диагностика"ВС и его систем на этапе предполетной падготоеки,

оперативное отображение и документирование слов состояний, экстренных и особых сообщений для экипажа, оперативный экспресс-анализ объективного контроля в полете и после полета,

оперативное документирование результатов контроля и экспресо-анализа а требуемом формате,

интегральная оценка с оперативным документированием результатов эксплуатационного состояния систем ВС на всех этапах полета,

полностью р«программируемый анализ информации с использованием любого сочетания математических и логических операций с возможностью вывода результатов анализа в отчетный файл и на дисплей в виде графиков ло времени, параметр ичвсшх и/Или текста,

регистрация полетных данных продолжительностью до 15 часов передача полетной информации в реальном масштабе времени на землю (телеметрия, радиоканал спутниковая система связи) оценка ВС и его оборудования по состоянию, встроен*** тест-контроль

Эксплуатационный бортовой накопитель Р8С «Регата»

ттт

Оценка экипвкем состояния борта и

правильности пилотирования на

аэродромах промежуточного базирования

Принтер ¿Щ}

Цветной графический|

дисплей

(дисплей »шлам» Л

-га

ш

,С0

( 1г*етес -

• формирование бам данных для каждого самолета, описывающей кадры данных;

• составление и коррекция алгоритмов экспресо-анализа описывающих события

^ | Банк данных

* экс пресс-анализа

• особых ситуаций

• экспресс-анализ лолЯта для объективного контроля с получением отчетов и графиков повремени и параметрических,

• углубленный анализ данных о использованием репрограм мир уем ых алгоритмов, составленных из любого оочетаиия математических и логических операций, включая интерполяцию табличных данных

• вывод результатов анализа на дисплей в виде графиков по времени параметрмчеамхм текста,

• вывод результатов анализа на принтер,

• формирование базы данных особых ситуаций для каждого тип а самолета,

• ведение статиста* полетных событий по всему флоту,

• возможность управления несколькими авиалиниями,

• оценка ВС и его оборудования во состоянию

I Банк полетной информации по $

* каждому типу ВС, I

наращиваемый в процессе

Цветной графический дисплей

Принтер

Рис. 2.

Рис. 3

РВС "Регата" имеет распределенную модульную структуру и представляет собой набор приемных модулей в количестве до 30 штук на каждую интерфейсную линию связи. Базовым конструктивным элементом системы является приемный модуль (ПМ). Конструктивным образующим элементом являются платы (контроллеры), из которых он состоит. Приемные модули заполняются требуемым набором контроллеров сопряжения и распределяются на борту самолета, исходя из условия минимизации объема и длины кабельной сети. Конструкция приемного модуля имеет следующие характеристики: габариты- 210x200x170 мм; масса - не более 6 кг; потребляемая мощность - не более 25 Вт; напряжение питания бортовой сети -27В.

Третья глава. Третья глава диссертационной работы содержит основзные теоретические результаты диссертации, включая изложение основ вероятностно-гарантирующего подхода применительно к задачам анализа и синтеза высокоточного управления ЛА при разнородных по своей физической природе неконтролируемых факторов, сформулированных в работах ВВ. Малышева и

A.И. Кибзуна.

Развитие вероятностно-гарантирующего подхода применительно к задачам навигации ЛА, планированию эксперимента, анализу экспериментальных данных было осуществлено М.Н. Красилыциковым, В.И. Карловым и

B.Н. Евдокименковым.

Новым теоретическим результатом диссертационной работы, создаюицим универсальную основу методов контроля ВС по состоянию, является вероятностно-гарантирующий подход к оценке состояния авиационной техники. Два момента отличают этот подход от известных:

1) минимальные требования к составу и способу представления априорной информации о закономерностях функционирования ВС и его систем. Реализация предлагаемого подхода опирается только на априорное знание эксплуатационных диапазонов значений контролируемых параметров систем ВС в характерных точках траектории. Как правило, такая информация сопровождает процесс проектирования любого ВС и входит в обязательный перечень данных эксплуатационной документации на разрабатываемую самолетную систему.

2) использование вероятностных критериев, позволяющих формировать решение о состоянии ВС в процессе эксплуатации с гарантированной (по вероятности) достоверностью. Подобные критерии являются наиболее адекватной оценкой состояния ВС, функционирование которых сопровождается воздействием большого числа случайных факторов.

Математическая постановка задачи вероятностно-гарантированного контроля ВС иллюстрируется рис. 4, где приведены базовые элементы предлагаемой концепции динамического контроля воздушного судна по состоянию.

Эталонная область ¿^{г*}

Этты функционирования

Аэродром посадки

В соответствии с

Аэродром вылета

Рис. 4.

предлагаемой концепцией контроль состояния ВС производится на выбранных характерных этапах полета: отрыв от ВПП, набор высоты, выход на посадочную глиссаду, касание ВПП, пробег по ВПП и т.д., последовательная и успешная реализация которых и обеспечивает успешное выполнение целевой задачи.

Исходя из этого представления, вводятся множества значимых параметров Хр )=1,...,т, характеризующих текущее состояние ВС в момент завершения каждого этапа функционирования.

Оценка состояния в рамках предложенной концепции интерпретируется как способность воздушного судна или его отдельных систем обеспечить выполнение целей каждого из этапов функционирования, определенных программой полета, на определенном этапе эксплуатации.

Дальнейшая количественная оценка состояния ВС опирается на предположение, что для каждого из этапов функционирования в пространстве контролируемых параметров может бьггь сформирована область £2*/г), характеризующая их допустимый разброс при условии штатного функционирования его элементов и систем (эталонная область).

Эталонная область 12*/г) задается параметрически посредством определения своей границы:

Ц(Г*)= {Х0: Ф(Х) < г*}

Примерами такого параметрического представления области ¿?*/г) могут служить: п-мерный куб, шар, корреляционный эллипсоид. Таким образом, в формализованном представлении индивидуальная оценка состояния ВС предполагает проверку выполнения условия, состоящего в том, что текущий вектор состояния не выходит за границы эталонной области, т.е., Х0 еП/г*)

В основе такой интерпретации контроля состояния лежит следующее соображение. Можно ожидать, что в процессе эксплуатации ВС по мере выработки ресурса его основными системами, будут снижаться их возможности по обеспечению требуемых условий в каждой характерной точке траектории, а значит, будет увеличиваться разброс значений контролируемых параметров, сопровождающийся их приближением к границе эталонной области. Приближение контролируемых параметров к границам этой области (формируемой для условий штатного функционирования систем ВС), таким образом, может служить тем тревожным признаком, который указывает на развитие негативных процессов. Учитывая случайный характер вектора контролируемых параметров, проверка условия Х/0 е £2](г*) возможна только на вероятностной основе.

С целью получения конструктивного алгоритма проверки указанного условия использованы нижеследующие общие и частные вероятностные критерии:

1) прямой (вероятность), характеризующий вероятность того, что вектор контролируемых параметров в некоторой характерной точке траектории лежит внутри эталонной области.

Р/1)=Р{Ф(Х0)*г*} В этом случае можно полагать, что ВС соответствует требованиям безопасной эксплуатации, пока рассчитанная вероятность превышает некоторый требуемый безопасный уровень.

2) Обратный (квантиль), определяющий наименьший размер области, которой

(с заданной вероятностью) принадлежит вектор контролируемых параметров.

<Pi(t) = min(P{ Ф(Х0) ¿г а,), г

В этом случае можно утверждать, что ВС соответствует требованиям безопасной эксплуатации, пока рассчитанное значение квантили не превышает значения характерного размера эталонной области.

ЧЧФ

Таким образом, контроль ВС по состоянию на основе частных вероятностных критериев характеризует состояние ВС при выполнении задач на отдельных этапах функционирования.

Используя частные критерии <pj(t) или Pft) можно сформировать общие критерии <p(t), P(t), характеризующие состояние ВС или его отдельных систем во время всего цикла функционирования, т.е. состояние ВС при выполнении комплекса задач, определенных программой полета. Такие общие критерии можно сформировать исходя из различных соображений. Например, в качестве общих критериев <p(t), P(t) можно рассматривать наименьшие по всем этапам функционирования значения частных критериев q>ft), P/t) или усредненные по всем частным критериям значения.

Уточняя в процессе эксплуатации ВС значения частных критриев <pj(t) или Pj(t), а на их основе значения общих критериев <p(t), P(t) можно определить для конкретного ВС момент t^ прекращения его эксплуатации. Очевидно, этот момент наступает тогда, когда либо рассчитанное значение вероятности P(t) становится меньше заданного значения, определяемого требованиями безопасной эксплуатации ВС, либо значение <p(t), определяющее размер области текущего разброса параметров состояния ВС, станет больше величины г*, определяющей характерный размер эталонной области.

Следующей проблемой, которая потребовала своего решения в процессе реализации методологии контроля по состоянию, стала разработка методов оценки сформулированных вероятностных критериев. Использованный в работе метод вычисления оценок вероятностных критериев выбирался с учетом особенностей

задачи оценки состояния ВС. К таким особенностям относятся: высокая размерность пространства контролируемых параметров (тысячи) и их вероятностный характер; не подтверждаемая с помощью критериев согласия возможность гауссовской аппроксимации распределения значений контролируемых параметров; необходимость обеспечения режима контроля ВС как в режиме послеполетного анализа, так и в реальном времени в процессе полета. Указанные особенности приводят к практически не разрешимым вычислительным проблемам на пути реализации методов оценки вероятностных критериев, основанных на интегрировании многомерной функции плотности распределения, или основанных на идеях обобщенного минимаксного подхода.

Исходя из соображений практической реализуемости более привлекательным является подход, основанный на оптимальном сглаживании выборочной функции распределения значений скалярного функционала, определяющего характерный размер области разброса контролируемых параметров. Привлекательность такого подхода для оценки состояния ВС состоит в том, что позволяет перейти от анализа многомерного распределения контролируемых параметров к анализу функции распределения скалярного показателя (характерный размер области), которая несет всю необходимую информацию, как для оценки прямых, так и обратных критериев.

Для практической реализации в виде численного алгоритма концепции контроля состояния ВС, основные положения которой изложены выше, требуется:

- определение характерных точек траектории ] ~ 1,..., т необходимых для последующего расчета частных критериев состояния ВС Р0\

- конкретизация вида эталонной области О/г*) и способа её практического построения;

- конкретизация численного алгоритма вычисления частных и общих критериев состояния ВС.

На рис. 5 приведена функциональная схема алгоритма, обеспечивающего оценку состояния ВС на основе сформулированных частных и общих критериев.

(Г> б.Блок формирования реализаций целевой функции в характерных точках траектории

7.Блок формирования значений эмпирических функции для каждой из характерных точек траектории

<

в.Блок расчета оценок "истинных" функций распределения

<

9.Блок расчета частных критериев состояния ВС (прямого или обратного)

1 Лъ

Ю.Блок расчета общего критерия состояния ВС (прямого или обратного)

ЗАКЛЮ1 ЦЕЛЕСООБ ДАЛЬЮ ЭКСПЛУА' ПЕНИЕ О 1 РАЗНОСТИ I ЕЙШЕЙ 1 ГАЦИИВС )

Рис. 5.

Информационной основой для работы алгоритма является банк данных полетной информации, формируемый средствами РВС «Регата». Указанная база данных содержит реализации вектора контролируемых параметров Х/, характеризующих работу основных систем ВС, где - число полетов ВС к

текущему моменту эксплуатации; )=!,...,т - характерные точки траектории.

Алгоритм вычисления частных и общих критериев состояния ВС реализован следующими последовательно выполняемыми блоками:

1. Блок выбора этапов функционирования ВС (:характерных точек траектории). Необходимость включения данного блока в структуру алгоритма обусловлена разнообразием целевых задач, решаемых различными типами ВС, а следовательно разнообразием режимов работы бортовых систем, обеспечивающих их выполнение. В подобных условиях невозможно заранее сформировать перечень этапов функционирования и признаков смены этапов, которые одинаково пригодны для всех типов ВС. Включение данного модуля в структуру алгоритма обеспечивает его адаптацию при решении задач контроля состояния конкретного типа ВС.

2. Блок формирования векторов контролируемых параметров X], ]=1,..,т обеспечивает выбор из всего объема параметров, включенных в БД полетной информации РВС «Регата» того набора параметров для каждого из этапов функционирования ]=1,..,т, которые могут рассматриваться в качестве «индикаторов» его состояния.

3. Блок формирования эталонных областей параметров состояния ВС Ц(г*) в характерных точках траектории ']=!,...,пи В качестве эталонной области, реализованной в данной версии алгоритма, использовался эталонный параллелепипед в Я": ^ =/ X/. Х],тп£ Х1, образованный пересечением интервалов Х^тЫ, Х]1тах проектных ограничений по каждому из контролируемых параметров. Такой способ параметрического представления эталонной области, с одной стороны, обусловлен необходимостью получения конструктивных процедур вычисления вероятностных критериев, а с другой стороны наличием результатов исследований, предшествующих этапу летной эксплуатации, позволяющих достаточно точно сформировать эталонный параллелепипед.

4. Блок формирования нормированных векторов контролируемых параметров и эталонного множества. Возможность непосредственного использования исходного эталонного множества в виде параллелепипеда в дальнейшей процедуре оценки состояния ВС ограничена тем, что оно объединяет различные по физической природе параметры (координаты, скорости, давление, температура, вибрации и т.д.), измеряемые в различных шкалах. С целью приведения контролируемых параметров к единой шкале осуществляется их нормирование с использованием линейного преобразования следующего вида:

(Х)1 -(Хрящ, /2)

2ц = ~ ~ ,)=1,...,т,

(Хртах-Хртю) Я 1=1,...,П

Приведенное выше нормирующее преобразование отображает исходную эталонную область - параллелепипед в пространстве контролируемых 1-х параметров, которая в общем случае может зависеть от выбора характерной точки у, в новую эталонную область, не зависящую от конкретизации характерной точки, и представляющую собой единичный куб: IV ={■ ¿1}

5. Блок выбора вида целевой функции для оценки состояния ВС. Данный блок в структуре алгоритма оценки состояния ВС позволяет конкретизировать вид целевой функции Ф(2) в пространстве нормированных параметров, на основе которой в дальнейшем будет проводиться оценка состояния Например, в качестве характерного размера эталонной области может рассматриваться диагональ единичного куба IV. В этом случае скалярная целевая функция Ф(Ъ), используемая для последующей оценки частных критериев состояния ВС в у -ой характерной точке траектории формируется на основе следующего выражения:

п

ы

Условием того, что состояние ВС после завершения у -го этапа функционирования отвечает требованиям безопасной эксплуатации, является выполнение неравенства: Ф^) < 1. Заметим, что такой взгляд на проблему оценки состояния может

оказаться излишне оптимистичным, что приведет к недопустимой задержке в принятии решения о возможности дальнейшей эксплуатации ВС.

Во втором случае в качестве характерного размера эталонного куба рассматривается его сторона В этом случае скалярная целевая функция формируется на основе выражения: Ф= тах Условие безопасной

эксплуатации ВС в этом случае аналогично рассмотреному выше. Переход к целевой функции в виде напротив, может приводить к чересчур

осторожному подходу к оценке состояния ВС, так как в этом случае мы полагаем значимым такое изменение его состояния, которое сопровождается недопустимыми отклонениями хотя бы одного из контролируемых параметров.

Скалярная функция Ф(Ж) зависит от случайного аргумента 2}, а значит является случайной функцией. Поэтому проверка условий безопасной эксплуатации ВС возможна лишь на основе рассмотренных ранее вероятностных критериев. Применительно к введенным нормированным контролируемым параметрам прямой критерий принимает следующий смысл: Р] - Р{Ф@) £ 1}, а обратный <Р1 штт( Р{ «Гг

Следующие блоки алгоритма реализуют процедуру вычисления прямого и обратного критериев состояния ВС на основе аппроксимации выборочной функлщи распределения значений целевой функции

б.Блок формирования реализаций целевой функции в характерных точках траектории. Информационной основой функционирования данного блока алгоритма является массив реализаций вектора контролируемых параметров в характерных точках траектории ... ,Л*/где нижний индекс

конкретизирует соответствующую характерную точку траектории, верхний индекс к =1N обозначает номер полета ВС. N - общее количество пролетов, выполненное конкретным ВС на текущий момент. Указанный массив формируется из базы данных полетной информации РВС «Регата» по известным признакам, определяющим моменты смены этапов функционирования ВС. По реализациям .X*/ с использованием нормирующего преобразования рассчитываются реализации нормированных контролируемых параметров ВС 2*/. В последующем по

реализациям рассчитываются реализации целевой функции цк = ф(2*), либо виде Ф;СI]), либо в виде Ф2(Z¡). 7. Блок формирования значений выборочных функций распределения значений целевой функции для каждой из характерных точек траектории. По реализациям $ = Фк(г), ]=1,..,т рассчитывается выборочная функция

распределения для каждой характерной точки траектории ВС. В контексте

рассматриваемой задачи функция распределения Р/р) несет исчерпывающую информацию об интересующих нас оценках вероятностных критериев. Действительно, прямой критерий (функционал вероятности) представляет собой значение функции распределения при Р]-Р{ Фф} ¿1}=

Обратный критерий (квантиль) $ представляет собой значение аргумента р, при котором функция распределения равна значению вероятности определяемому из заданных требований безопасной эксплуатации ВС: ф^тЩрР^к (х}.

Проблема, следовательно, заключается в том, чтобы определить «истинную» функцию распределения

5. Блок расчета оценок «истинных» функций распределения. Подробно структура алгоритма, обеспечивающего расчет значений «истинной» функции распределения на основе аппроксимации выборочной функции Р*/р), ранее изложена в работах М.Н. Красилыцикова, В.И. Карлова, В.Н. Евдокименкова. В основе данного алгоритма лежит процедура оптимального сглаживания выборочной функции распределения на основе метода наименьших квадратов с учетом

корреляционной зависимости между значениями выборочной функции распределения с использованием параметрического представления "истинной" функции распределения Р^р). В результате работы алгоритма рассчитывается оптимальная оценка функции распределения Р^р), а также оценки «снизу» Р]ты(р) и «сверху» Р]тах{н} для «истинной» функции распределения, на основе которых формируются интересующие нас частные критерии состояния ВС Рр ^

9. Блок расчета частных критериев состояния ВС (прямого или обратного). В результате выполнения данного блока алгоритма рассчитываются

оптимальные оценки прямого и обратного частных критериев состояния ВС /у, щ, а также оценки «снизу» /%„•„, оценки «сверху» Р}тт характеризующие

точность рассчитанных критериев. Расчет частных критериев состояния ВС проводился на основе следующих соотношений:

1) для оптимальных оценок: Р] - щ =тт{р

2) для оценок «сверху»: Р1тах = (¡¡¡^ - тЫ{р а}

3) для оценок «снизу»: Р]ты " Я>,тп = тЫ{/м

Используя полученные таким образом оценки частных критериев состояния ВС формируется правило, позволяющее принимать гарантированное по вероятности решение относительно его состояния с точки зрения выполнения целевых задач /-го этапа функционирования. Можно утверждать, что системы ВС гарантированно (с доверительной вероятность не ниже, чем а,) обеспечивают успешное выполнение целевых задач у-го этапа функционирования, если выполняются следующие неравенства:

РЫп О,, Либо

Последнее неравенство означает, что текущий разброс параметров состояния ВС в у -ой характерной точке траектории, определяемый состоянием его бортовых систем гарантированно (с доверительной вероятностью не ниже, чем а,) не выходит за пределы эталонной области (единичного куба). Итак, в результате выполнения данного блока алгоритма рассчитываются частные критерии, позволяющие оценивать состояния ВС с точки зрения возможности успешного выполнения им задач конкретного этапа функционирования (например, выполнение заданных требований в точке отрыва от ВПП, разворота на заданный курс, выхода на глиссаду, касания ВПП, в точке останова и.т.д.). Однако, в конечном итоге нас интересует интегральная оценка, позволяющая судить о состоянии ВС в результате выполнения всей совокупность задач, определенных программой полета на всем цикле функционирования от взлета до посадки. Следующий блок алгоритма обеспечивает расчет общих критериев состояния ВС по всему циклу функционирования.

Ю.Блок расчета общего критерия состояния ВС (прямого или обратного) В рамках рассматриваемого алгоритма оценки состояния ВС реализована возможность выбора различных способов вычисления общих критериев состояния (прямого и обратного) Р, дх Например:

Р=пип Pjmn, <р = max <%тах,

J J

Подобный способ формирования общих критериев состояния ВС является достаточно жестким и может приводить к чересчур осторожным выводам, поэтому в * алгоритме дополнительно реализован другой способ формирования общих критериев состояния ВС, приводящий к более «мягким» заключениям: т т

Р Ч/mZP^n» <Р"1/тЕ tymax |

j'l J4

Условием того, что текущее состояние ВС при выполнении всего комплекса задач, определенных программой полета, соответствует заданным требованиям безопасной эксплуатации является выполнение следующих неравенств: Р ¿ос„ либо <р £1. В случае нарушения указанных неравенств должно приниматься решение о прекращении дальнейшей эксплуатации ВС, как не обеспечивающего заданных требований безопасной эксплуатации.

Описанный алгоритм использовался для оценки состояния ВС БЕ-200 и МиГ-АТ в процессе их трех- и пяти-годовой эксплуатации, соответственно. В качестве примера на рис. 5-8 приведены результаты практического использования разработанной методологии контроля ВС по состоянию и реализующего её алгоритма для оценки состояния самолета БЕ-200.

На рис. 6-9 приведены зависимости, иллюстрирующие динамику изменения состояния отдельной системы (системы управления) ВС БЕ-200 в процессе эксплуатации при выполнении частных задач программы полета (отрыв от ВПП, заход на посадку, посадка) и оценка состояния самолета при выполнении комплекса задач в процессе реализации всей траектории.

Динаиика извенения состояния С? ВЕ-200 (Точка отрнва от ВГГО)

8

16 22 28 Нонера полетов

Граница ограничений Оценка "снизу" Оптимальная опенка Оценка "сверху"

Рис. 6. Динамика изменения значений критерия состояния СУ ВС БЕ-200 (функционала квантили) в точке отрыва от ВПП

Динмшка изменение состояния СУ БЕ-200

1.02 0 98 0 94 0.9 0.86 0 82 0.78 0 74

(Точка внхода на глиссаду)

а*"»0"000'

ааоОа

□ооааасшосаа

10 18 22 28 Ноиера полетов

34

40

Граница ограничений Оценка "снизу" Оптивальнаа оценка Оценка "сверху"

Рис. 7. Динамика изменения значений критерия состояния СУ ВС БЕ-200 (функционала квантили) в точке выхода на посадочную глиссаду

Динаиика изненения состояния СУ БЕ-200 (Точка касания ВПП)

1 1 1

0.9

00 0.7 0.8 05

<(»оо«оо»оосвво<>»о»опаооаооаоп

„оооопоапси"300000

10 16 22 28 Ноиера полетов

34 40

Граница ограничений Оценка "снизу" Оптимальная оценка Оценка "сверху"

Рис. 8. Динамика изменения значений критерия состояния СУ ВС БЕ-200 (функционала квантили) в точке касания ВПП

Дин аника изменения состояния СУ БЕ-200

(ТсредкенхАл одвмжа во всему циклу фуккциомировамик)

1.1

I 0.9 ? £ 08 а- ав

«> а 1 07 Граница ограничений

£ 0.6 М □ Оценка "снизу"

05 4 » Оптимальная оценка

10 16 22 28 34 40 л Оценка "сверху"

Нопера полетов

Рис 9 Динамика изменения значений критерия состояния СУ ВС БЕ-200 (функционала квантили) по всей траектории

Аналогичным образом проводилась комплексная оценка состояния ВС БЕ-200 (по параметрам системы управления и двигательной установки). Приведенные зависимости демонстрируют чувствительность предложенных критериев, что является отражением изменения параметров состояния ВС в процессе эксплуатации.

В завершении Главы 3 описана структура программно-математического обеспечения комплекса контроля ВС по состоянию, реализующего разработанную методологию вероятностно-гарантирующего контроля, а также примеры реализации базовых экранов, поддерживающих функционирование комплекса контроля и взаимодействие пользователя с программным обеспечением.

Программное обеспечение, реализующее алгоритм вероятностно-гарантированного оценивания состояния ВС обеспечивает расчет, отображение, последующий ретроспективный анализ данных, характеризующих состояние ВС. В работе обоснованы требования к вычислительным средствам для реализации разработанного программного обеспечения, исходя из допустимых временных задержек на получение оценок вероятностных критериев и обновление основных экранов.

Программный комплекс контроля ВС по состоянию позволяет проводить анализ не только текущего состояния ВС или его систем, но и анализ динамики изменения его состояния в процессе эксплуатации.

Структура программно-математического обеспечения комплекса контроля ВС по состоянию приведена на рис. 10.

Таким образом, в результате решения задач, изложенных в Главе 3 диссертационной работы, создан комплекс аппаратно-программных средств, позволяющих реализовать переход к технологии эксплуатации ВС по состоянию, необходимость реализации которой подчеркивается всеми ведущими специалистами в области эксплуатации авиационных систем.

Настроечные параметры:

Характерные точки траектории Тип целевой функции Способ вычисления обобщенного критерия состояния

Контролируемые параметры Контролируемые системы ВС Требования по вероятности безопасной эксплуатации Период эксплуатации

Рис. 10

Четвертая глава. В Главе 4 суммируются результаты многолетних летных, сертификационных, предварительных заводских и государственных испытаний РВС «Регата».

Разработанный предприятием « Регата » комплекс аппаратно - программных средств сбора, регистрации, записи, преобразования и обработки прошел все необходимые межведомственные и летные испытания, что подтверждается свидетельством АР МАК о годности комплектующего изделия для установки на ВС, а также Актами предварительных и государственных сертификационных испытаний. Решением №15/09-04 от 15 сентября 2004 года Управления вооружения по испытаниям АТ и вооружения ПВО, ГосНИИ ГА, ГосНИИ АН, Научно-техническим инновационным предприятием «Регата», ОАО «РПЗ» утвержден Мт МВК по проверке конструкторской документации на распределенную вычислительную систему «Регата», откорректированную по результатам Государственных испытаний для серийного производства с присвоением литеры «О1». Изготовление РВС «Регата» осуществляется на ОАО «РПЗ» по КД разработанной НТИП «Регата» и принятой Заказчиком ПЗ 986.

Комплекс аппаратно - программных средств РВС «Регата» устанавливается и эксплуатируется на самолетах отечественного производства (рис. 11) с 1993 года и по настоящее время в обеспечение их летных, сертификационных, межведомственных и государственных испытаний:

- БЕ-200,Бе-200 МЧС -1998г., 2001г.

• ИЛ-96-300,Ил-114 -1992г., 1994г., 2003г.

■ Ту-204,Ту-214, Ту-234 -1993г., 1994г., 2001г.

■ Су-27-1994г.

• АН-70 -1997г.

■ Геофизика-55- 1996г.

■ Аист-411-1998г.

■ Меркурий - 1996г.

■ МиГ-АТ, МиГ-29СМТ, МиГ-31- 1999т., 2003г., 2005г.

■ Як-130 (01), Як-130(02) - 2003г., 2005г.

Помимо воздушных судов система «Регата» может быть с успехом реализована на объектах железнодорожного, водного и автомобильного транспорта, используемых в процессе пассажирских перевозок. Кроме того, РВС «Регата» может быть с успехом использована при контроле объектов, для которых уровень обеспечения безопасности является приоритетным требованием. В том числе для объектов:

■ космической техники;

• атомной, тепловой, газовой энергетики;

■ гидротехнических сооружений; " шахтовых сооружений.

Кроме того, концепция построения информационной системы "Регата" можгт с успехом быть использована для создания в Совете Безопасности РФ экспертной системы, отслеживаюшей в динамике состояние и развитие в реальном масштабе времени приоритетных угроз государству в областях:

• политической;

• экономической;

• финансовой;

• военной;

• экологической;

• информационной.

В заключении диссертационной работы формулируются основные выводы и рекомендации, акцентируется внимание на важнейших ее результатах.

Основные результаты и выводы по работе. При выполнении диссертационной работы получены следующие результаты. 1. Проведен анализ актуальной проблемы обеспечения надежности и безопасности образцов авиационной техники на этапах создания, испытаний и эксплуатации, что обусловлено постоянным усложнением бортового оборудования воздушных судов. Показано, что одним из эффективных путей ее решения является переход на новую технологию испытаний, эксплуатации и контроля авиационной

техники по состоянию, использование которой позволит повысить надежность и безопасность полетов, добиться экономии в расходах на эксплуатацию, принимать эффективные решения по дальнейшему ее использованию в различных условиях эксплуатации. Отмечается, что несмотря на многолетний опыт эксплуатации систем объективного контроля ВС, существующие средства не позволяют в полном объеме осуществить переход на технологию контроля по состоянию.

2 В результате анализа существующих современных систем и требований объективного контроля, надежности и безопасности эксплуатации ВС сформулированы основные требования к перспективной информационной системе, способной обеспечить переход на новую технологию испытаний и эксплуатации воздушных судов по состоянию. Базовым требованием является реализация непрерывного мониторинга состояния воздушного судна и его систем при испытаниях и в течение всего жизненного цикла.

3 Исходя из выдвинутых требований, выделены основные технические задачи, которые должны быть решены в обеспечение перехода на технологию испытаний и эксплуатации авиационной техники по состоянию:

■ создание информационно-измерительной системы как аппаратной основы технологии контроля ВС по состоянию;

■ формирование системы показателей, позволяющих осуществлять индивидуальную адекватную оценку изменения ресурса ВС в целом и его отдельных систем в процессе эксплуатации;

■ разработка алгоритмического и программно-математического обеспечения технологии контроля ВС по состоянию.

4 Разработана информационно-измерительная система в виде бортовой распределенной вычислительной сети "Регата", представляющая собой аппаратно-программную основу новой технологии контроля ВС по состоянию. Аппаратно-программный комплекс РВС «Регата», построен на следующих принципах:

■ функционирование в реальном масштабе времени с возможностью накопления и документирования полетных данных в течении всего периода эксплуатации;

■ синхронизация разнородных информационных потоков;

■ модульное построение аппаратных средств;

■ развитая архитектура периферийных потоков.

5 Сформирована многоуровневая система показателей (критериев) и методов их вычисления для адекватной оценки состояния ВС в процессе эксплуатации, использующая в качестве основы массив полетных данных, получаемых средствами РВС «Регата». Предложенная система показателей характеризуется использованием разных групп методов в зависимости от характера и полноты информации относительно контролируемых систем ВС:

■ традиционных, основанных на априорном знании математических моделей, описывающих взаимосвязи параметров, характеризующих состояние систем ВС;

■ использующих процедуру нечетких выводов для оценки состояния ВС и его систем;

■ вероятностно - гарантирующих, основанных на использовании статистических закономерностей распределения контролируемых параметров ВС, выявляемых путем анализа массинов полетных данных, формируемых средствами РВС «Регата».

6 Предложен новый метод оценки состояния ВС, основанный на методологии вероятностно-гарантированного оценивания. Существо разработанного метода состоит в использовании прямого (функционал вероятности) и обратного (функционал квантили) вероятностных критериев оценки состояния ВС и его систем. Достоинство такого метода состоит в том, что он позволяет формировать решение относительно состояния ВС с гарантированной по вероятности достоверностью.

7 Предложены конструктивные алгоритмы вычисления вероятностных критериев. Достоинства предложенных алгоритмов состоят в том, что они позволяют получать оценки функционалов вероятности и квантили в условиях, когда

размерность пространства контролируемых параметров велика (> 1000), а их совместное распределение не является строго гауссовским.

8 Разработано программное обеспечение, реализующее алгоритм вероятностно-гарантированного оценивания состояния ВС. Разработанное программное обеспечение функционирует в составе комплекса обработки информации РВС «Регата» и обеспечивает расчет, отображение, анализ критериев, характеризующих состояние ВС.

9 Подтверждена эффективность разработанного программно-математического и алгоритмического обеспечения на примерах оценки состояния ВС БЕ-200 в период его трехлетней эксплуатации и ВС МиГ - АТ по результатам его пятилетней эксплуатации. Показано, что предложенные в работе вероятностные критерии позволяют формировать адекватные оценки состояния ВС Достоверность сформированного прогноза состояния силовой установки самолета МиГ-АТ подтверждена фактором последующей замены одного из двигателей.

10 Приведены результаты, подтверждающие эффективность использования аппаратно-программного комплекса контроля ВС по состоянию в процессе летных испытаний самолетов Ил-96-300, Бе-200, Бе-200МЧС, Ан-70, Ту-214, Ил-114, Су-27, М-55, Меркурий, Аист-411, МиГ-УТС, МиГ-29СМТ, МиГ-31, Як-130.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1) Ратникова И. А. Методы и средства контроля авиационной техники по состоянию на основе вероятностно-гарантирующего подхода (Монография). М: Изд-во МАИ, 2004.-184с.: ил.

2) Ратникова НА Распределенная вычислительная система (РВС) "Регата" - основа технологии контроля ВС по состоянию // Авиакосмическое приборостроение 2004, №7

3) Красильщиков М.Н., Ратникова Н.А Концепция развития информационных систем контроля воздушных судов на современном этапе. // Общероссийский научно-технический журнал "Полет". № 9. М.: Машиностроение. 2000. С. 9-13.

4) Евдокименков КН., Красильщиков М.Н., Ратникова Н.А Оценка текущего состояния воздушного судна и его систем на основе вероятностно-гарантирующего подхода. // Известия РАН. Теория и системы управления, 2003, №6.

5) Вавилова Н.Н., Ратникова Н.А Экспертная система информационно-интеллектуальной поддержки экипажа. // Изв. РАН Теория и системы управления. №3,2005.

6) Красильщиков М.Н., Ратникова Н.А Информационная система контроля состояния авиационной техники.// Тезисы докладов НТК "Проблемы военно-технической политики в области эксплуатации и ремонта ВВТ". 4.2 Люберцы М.О: 1 За Государственный научно-исследовательский институт МО РФ (13 ГНИИ МО РФ).

7) Красильщиков М.Н., Ратникова Н.А Методология построения перспективной информационной системы мониторинга и контроля состояния авиационной техники с использованием глобальной космической системы навигации низкоорбитальных систем связи.// Третий Международный аэрокосмический конгресс "1АС' 2000" (23-27 августа 2000г., г. Москва). Сборник тезисов.

8) Красильщиков М.Н., Ратникова НА. Перспективная информационная система мониторинга состояния авиационной техники.// Тезисы докладов НТК "Проблемы военно-технической политики в области эксплуатации и ремонта ВВТ" .4.2. Люберцы М.О.: 13 ГНИИ МО РФ.

9) Поплавский Б.К., Ратникова НА, Сироткин Г.Н. Наземно-бортовой комплекс контроля состояния авиационной техники.// Тезисы докладов НТК "Проблемы военно-технической политики в области эксплуатации и ремонта ВВТ". 4.2. Люберцы М.О.: 13 ГНИИ МО РФ.

10) Ратникова Н.А РВС "Регата" для диагностики и контроля эксплуатационно-функционального состояния ЛА и его систем. Метрологическое обеспечение эксплуатации и хранения технических объектов // Тезисы докладов научно-технической конференции. М: ГУГРВИМИ". 1999. С.42-44.

11) Ратникова НА РВС "Регата" как средство новой технологии экспертного анализа, диагностики и объективного контроля самолетного оборудования в обеспечение безопасности полетов ВС. Тезисы докладов научно-технической конференции М.' ГУЛ "ВИМИ". 1999. С.45-50.

12) Ратникова Н.А Повышение качества контроля военной техники по состоянию -актуальная проблема безопасной надежной и эффективной эксплуатации ВС ВВС. // Материалы Общероссийской конференции «О состоянии и мерах по повышению качества вооружения и военной техники». Федеральная служба по оборонному заказу, Минпромэнерго РФ, 8-10 февраля 2005г, г. Ростов-на-Дону.

13) ЧернышовАЮ., Ратникова Н.А Аэродромный комплекс оценки состояния воздушных судов в полете в реальном масштабе времени. // П-я Международная научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов "Современные проблемы аэрокосмической науки и техники" (8-12 октября 2002., г Жуковский). Тезисы докладов.

14) Ратникова Н.А Экспертная система "Экипаж-Борт" для информационно-иш еллектуальной поддержки экипажа. Метрологическое обеспечение эксплуатации и хранения технических объектов. // Тезисы докладов научно-технической конференции. М.: ГУЛ "ВИМИ". 1999 С.51-54.

15) Ратникова Н.А, Сироткин Г.Н., Перегудов АИ. Критерий верификации бортовых измерений на основе аналитической избыточности Метрологическое обеспечение эксплуатации и хранения технических объектов. // Тезисы докладов научно-технической конференции. М.: ГУЛ "ВИМИ". 1999. С.58-61.

16) Ратникова Н.А, Нефедов RA, Божков АИ., Сотцев К.Е РВС "Регата" в задаче автоматизированного учета наработки двигателей в реальном масштабе времени Метрологическое обеспечение эксплуатации и хранения технических объектов // Тезисы докладов научно-технической конференции. М.: ГУП "ВИМИ". 1999. С.56-58.

17) Ратникова НА, Нефедов RA, Горячев KR, Юшин K.JI., Усов А Т. РВС "Регата" в задаче индивидуального учета расхода ресурса конструкции ЛА в реальном масштабе времени. Метрологическое обеспечение эксплуатации и хранения технических объектов // Тезисы докладов научно-технической конференции. М.: ГУЛ "ВИМИ". 1999. С.54-56.

18) Евдокименков RH., Красильщиков М.Н., Ратникова Н.А Контроль состояния воздушного судна в течение жизненного цикла на основе вероятностных критериев. // 7-я Международная конференция "Системный анализ и управление аэрокосмическими комплексами" (2-5 июля 2002 г., Евпатория). Тезисы докладов.

19) Евдокименков В.Н., Ратникова Н.А Концепция контроля состояния воздушного судна в течение жизненного цикла на основе вероятностно-гараншрующего подхода // Научно-практическая конференция «Интеллектуальные и робототехнические системы ЛА» (20-21 мая

2002 г., г. Москва), сборник докладов конференции.

20) Евдокименков RH., Ратникова Н.А, Красильщиков М.Н. Технология эксплуатации авиационной техники по состоянию: аппаратные средства и программно-математическое

обеспечение // Международная конференция «Авиация и космонавтика - 2003» (3-6 ноября

2003 г., Москва). Тезисы доклада

21) Волк И.П., Кнышов АН., Ратникова Н.А "Система формирования сигналов управления полетом летательного аппарата". Патент № 2015940 на изобретение. 1991. Бюллетень "Открытия. Изобретения". 1994г.

22) Паптаеец RA, Ратникова Н.А, Нефедов RA, Чернышов АЮ., Виноградов Д.Н.

Применение системы "Регата" для проведения объективного контроля за выполнением полета на борту самолета в реальном времени. //Сборник докладов конференции ОАО «Аэрофлота» «Эксплуатация самолетов Ту-154М до 2010 года. ЦПАП (Шереметьево-1) 2004г.

РНБ Русский фонд

2006-4 20865

Введение

Глава 1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ, НАДЕЖНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВС НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ

1.1. Актуальность проблемы повышения безопасности эксплуатации ВС и современные пути её решения

1.2. Совершенствование систем управления безопасностью, надежностью и эффективностью эксплуатации ВС на основе децентрализации бортовой системы регистрации полетной информации

1.3. Персонифицированная база данных синхронизованного потока полетной информации для оценок ВС и его систем по текущему состоянию как необходимый элемент методологии контроля

1.4. Требования по структуре и составу перспективной бортовой компьютеризированной системы мониторинга и контроля ВС по состоянию в обеспечение повышения безопасности, надежности и эффективности эксплуатации

Выводы к главе

Глава 2 РАСПРЕДЕЛЕННАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА (РВС) "РЕГАТА" - АППАРАТНО-ПРОГРАММНАЯ ОСНОВА ТЕХНОЛОГИИ КОНТРОЛЯ ВС ПО СОСТЯНИЮ

2.1. Архитектура аппаратного комплекса информационной системы мониторинга и контроля ВС по состоянию

2.1.1. Назначение, описание, состав и работа аппаратных средств

РВС "РЕГАТА"

2.1.2 Описание и работа составных частей РВС "РЕГАТА"

2.2. Архитектура системно-программного комплекса информационной системы мониторинга и контроля ВС

2.2.1 Функциональное назначение системно — программного комплекса

2.2.2. Используемые технические средства

2.2.3. Последовательность операций вызова и загрузки

2.2.4. Входные и выходные данные

2.2.5. Описание логической структуры

2.2.6. Структура программы CONFIG

2.2.7. Описание модулей проекта CHART

2.2.8 Библиотеки вторичной обработки

Выводы к главе

Глава 3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОНТРОЛЯ ВС ПО

СОСТОЯНИЮ, СТРУКТУРА АЛГОРИТМИЧЕСКОГО И ПРОГРАММНО-МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

3.1. Классификация задач оценки состояния ВС и методы их решения.

3.2. Оценка состояния ВС в процессе эксплуатации с использованием математических моделей контролируемых систем 2зо

3.2.1. Метод анализа повторяемости нагрузок на ВС в полёте и расчёта условной повреждаемости

3.2.2. Метод оценки ресурса двигательной установки ВС

3.3. Оценка состояния ВС в процессе эксплуатации с использованием аппарата нечетких выводов. Экспертная система диагностики ВС «ЭКИПАЖ-БОРТ»

3.4. Вероятностно-гарантированный (доверительный) подход к оценке состояния ВС в процессе эксплуатации

3.4.1 Математическая постановка задачи вероятностно-гарантированного оценивания состояния ВС

3.4.2. Требования к выбору характерных точек траектории ВС и формированию множества контролируемых параметров

3.4.3. Выбор множества контролируемых параметров и вида эталонной области

3.4.4. Алгоритм оценки состояния ВС и его систем в процессе эксплуатации на основе вероятностно-гарантированного подхода

3.4.5. Оценка эффективности алгоритма вычисления функционалов вероятности и квантили на основе аппроксимации функции распределения с использованием тестовых примеров

3.4.6. Пример оценки состояния ВС БЕ-200 на основе обработки массива полетных данных, сформированного с использованием средств регистрации РВС "Регата"

3.4.7. Пример оценки состояния ВС МиГ-АТ на основе данных

РВС "Регата"

3.5. Программный комплекс контроля состояния ВС

3.5.1. Требования, предъявляемые к аппаратным средствам, обеспечивающим функционирование программного комплекса

3.5.2. Перечень входных данных

3.5.3. Перечень выходных данных

3.5.4. Архитектура программного комплекса

3.5.5. Спецификация основных экранов, поддерживающих функционирование программного комплекса контроля ВС

Выводы к главе

Глава 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ РВС «РЕГАТА» В

ПРОЦЕССЕ ЛЕТНЫХ ИСПЫТАНИЙ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ВС

4.1. Летные испытания

4.1.1 Интегрированная система "Экипаж борт"

4.1.2 Исследование, разработка и внедрение РВС "Регата"

4.1.3 Применение РВС "Регата" в решении функциональных задач

4.2. Межведомственные (сертификационные) испытания

4.3. Предварительные заводские испытания

4.4. Государственные летные испытания 361 Выводы к главе 4 370 Выводы по работе 371 Список литературы

Воздушный транспорт является важнейшим элементом транспортной системы России. Обеспечение его эффективной работы, конкурентоспособности создаваемых образцов авиационной техники на мировом рынке в значительной степени обусловлено развитием и внедрением новых информационных технологий на всех этапах жизненного цикла воздушных судов (ВС), включая производство, испытания, эксплуатацию, послепродажное обслуживание.

Одной из основных проблем обеспечения безопасности полетов является разработка современных систем контроля ВС по состоянию. По мнению ведущих специалистов авиационной отрасли, переход на технологию эксплуатации авиационной техники по ее состоянию позволит повысить надежность и безопасность полетов, даст экономию в расходах на эксплуатацию, а оперативное диагностирование состояния авиатехники -принимать эффективные решения по дальнейшему ее использованию и повышению автономности применения в различных условиях эксплуатации [В.2].

Несмотря на всю привлекательность технологии контроля ВС по состоянию её широкое использование до настоящего времени ограничивалось наличием ряда теоретических и практических проблем.

Главной практической проблемой на пути перехода к подобной технологии являлось отсутствие систем объективного контроля, способных обеспечивать непрерывный мониторинг состояния систем ВС в процессе всего периода эксплуатации.

Теоретической проблемой на пути широкого использования технологии контроля ВС по состоянию является отсутствие обоснованных критериев оценки состояния ВС и его систем в процессе эксплуатации и конструктивных методов их вычисления.

Представляемая диссертационная работа посвящена решению комплекса вышеперечисленных проблем, преодоление которых и создает необходимые условия для перехода на технологию эксплуатации авиационной техники по состоянию.

Различные аспекты исследуемой проблемы последовательно излагаются в соответствующих разделах диссертационной работы.

В Главе 1 обоснована актуальность перехода на технологию эксплуатации авиационной техники по состоянию, проведен анализ существующих систем объективного контроля и возможности их использования для решения проблемы оценки состояния образцов авиационной техники, сформулированы требования к перспективной информационной системе мониторинга состояния воздушного судна, выделены те задачи, которые должны быть решены в процессе создания подобных систем.

Актуальность проблемы оценки образцов авиационной техники по состоянию обусловлена постоянным усложнением бортового оборудования ВС, что в свою очередь, приводит к:

• увеличению сроков создания систем, их стоимости;

• повышению затрат на техническую эксплуатацию изделий, из-за большого количества сложных отказов.

Отмечается, что, несмотря на многолетний опыт эксплуатации систем объективного контроля ВС, существующие средства не позволяют в полном объеме осуществить переход на технологию контроля по состоянию. Это связано с ограниченностью их прежнего целевого назначения и соответственно функциональных возможностей с точки зрения требований, которые выдвигает современная технология контроля по состоянию. Основным препятствием является то, что большинство существующих систем объективного контроля обеспечивают главным образом фиксацию фактического состояния, то есть регистрацию факта нештатного функционирования уже после его наступления.

Исходя из существа задач, которые должны быть решены для полноценной реализации контроля ВС по состоянию, в Главе 1 сформулированы требования к аппаратным средствам и программно-математическому обеспечению перспективной системы объективного контроля по состоянию.

К числу основных требований относятся:

1. Обеспечение непрерывного в реальном времени сбора и анализа информации об отказах, поступающей от самолетного оборудования, имеющего средства встроенного самоконтроля (ВСК), а также об отказах систем, не имеющих ВСК (по косвенным признакам от других систем в полете и при наземном обслуживании).

2. Обеспечение локализации отказов канала связи бортовых систем.

3. Регистрация отказов и связанной с ними информации в энергонезависимой памяти. В случае проявления последствий первичного отказа в виде вторичных отказов в той же, либо в другой системе, должна выполняться изоляция первичного отказа на уровне регистрации в энергонезависимой памяти и отображения сообщения об отказе.

4. Контроль достоверности данных и исправности кодовых линий связи.

5. Отображение сообщений об отказах и связанной с ними информации, включая возникшие отказы, отказы текущего полета, и историю отказов за несколько полетов (не менее 10).

6. Составление отчетов об отказах и вывод отчетов на экраны пультов управления, индикаторы, бортовой принтер и т.д.

7. Передача на землю посредством радиосвязи информации о возникающих на борту отказах в реальном времени.

8. Выдача информации об отказах через технологический разъем типа RS-232 в персональный компьютер типа Notebook для подробного документирования.

10. Использование единого источника времени на борту ВС для синхронизации информации.

При этом подобная перспективная система должна работать как в режиме полетного контроля, так и в режиме наземного предполетного и послеполетного контроля.

В режиме полетного контроля должны выполняться следующие функции: 1) сбор и логическая обработка информации, поступающей от бортового оборудования самолета с целью выявления отказов, их локализации и анализа возможных причин их появления; 2) прием информации о текущем этапе полета и регистрация в энергонезависимой памяти информации об отказах с соответствующими признаками; 3) передача сообщений о выявленном отказе на землю посредством радиосвязи; 4) накопление информации об отказах комплексов и систем самолетного оборудования за текущий полет и за 10 ранее выполненных полетов; 5) самоконтроль средств контроля с выдачей информации об отказах на средства отображения.

В режиме наземного предполетного и послеполетного контроля должны выполняться следующие функции: 1) организация и проведение контроля бортового оборудования выборочно по самолетным системам и комплексно с использованием встроенных средств контроля (ВСК), логическую обработку информации и выдачу на средства отображения результатов контроля; 2) представление техперсоналу инструкций по проведению проверок бортового оборудования; 3) формирование (при необходимости) стимулирующих сигналов для выполнения проверок систем; 4) локализация отказа до конструктивно-сменного блока; 5) документирование результатов контроля.

Такие перспективные системы, удовлетворяющие перечисленным выше требованиям, должны являться составной частью многоуровневых комплексных систем глобального мониторинга, позволяющих решать и согласовывать решения технических, экономических, эксплуатационных, экологических и ряда других проблем. Кроме того, их применение будет способствовать повышению уровня надежности самолетов и безопасности авиационных перевозок, резкому снижению вероятности катастроф из-за отказов авиатехники.

Проблема создания подобных систем связана, прежде всего, с разработкой бортовых и наземных распределенных информационных вычислительных сетей, развертыванием соответствующей инфраструктуры, техническим переоснащением самолетного парка авиакомпаний, модернизацией выпускаемых и проектируемых ВС, совершенствованием их технического и информационного обслуживания, развитием систем управления воздушным движением.

Контроль и обеспечение безопасной эксплуатации ВС, самолетных систем и оборудования летательного аппарата (JIA) должны выполняться на соответствующем техническом уровне в полном объеме в течение всего жизненного цикла, в том числе и в реальном масштабе времени. Наличие современной авионики, цифровых систем управления, широкое использование микропроцессорной вычислительной техники в системах и агрегатах ВС позволяет повысить качество и функциональные возможности диагностики и контроля состояния ВС.

Для решения поставленных задач необходимо провести организационно-технические мероприятия по расширению информационного поля систем контроля. С этой целью на этапе проектирования ВС нужно закладывать необходимое число наблюдаемых параметров, чтобы обеспечить экспериментальными материалами летно-конструкторские, сертификационные, государственные и эксплуатационные испытания. При этом в процессе эксплуатации ВС осуществляется необходимая коррекция номенклатуры измеряемых параметров.

Переход на перспективные системы объективного контроля состояния авиационной техники требует разработки соответствующего научно-методического обеспечения. В работе развивается концепция совершенствования информационных систем контроля ВС, основными составляющим которой является:

• интегральный контроль ВС и его систем в течение всего жизненного цикла;

• контроль состояния ВС в реальном масштабе времени;

• мониторинг текущего состояния ВС с использованием систем навигации и связи;

• переход на технологию эксплуатации ВС по текущему состоянию, в том числе на аэродроме;

• информационная поддержка экипажа с помощью интегрированной системы на всех этапах полета.

Интегральный контроль ВС и его систем в течение всего жизненного цикла позволит существенно повысить надежность и безопасность полетов, сократить затраты на эксплуатацию ВС, пересмотреть регламенты обслуживания авиационной техники, разработать критерии оценки технического состояния систем ВС и ввести индивидуальные параметры, характеризующие состояние конкретного ВС и его систем в течение всего жизненного цикла. Переход на технологию эксплуатации ВС по состоянию возможен только в том случае, если данный JIA и его системы находятся под постоянным контролем в течение всего жизненного цикла и сопровождаются текущими оценками технического состояния, записываемыми в базу данных. На основании оценок состояния конкретной системы должны приниматься решения о возможности ее дальнейшей эксплуатации.

Оперативный контроль за состоянием ВС и, как следствие, возможность прогнозирования внештатных ситуаций достигаются путем реализации так называемого режима реального времени. Иными словами, информационная система контроля ВС должна функционировать в реальном масштабе времени и решать задачи контроля самолетных систем (включая двигательную установку) с документированием результатов контроля и выдачей оценок функционального состояния самолетных систем на компьютер экипажа.

В тех случаях, когда система контроля ВС используется как система сбора полетной информации, допускается проведение предполетной и послеполетной автоматизированной обработки материалов летной эксплуатации ВС.

Наличие глобальных навигационных систем ГЛОНАСС и GPS, а также формирование низкоорбитальных систем связи, таких как IRIDIUM, OrbCom, Globalster и т.д., открывает новые возможности мониторинга текущего состояния ВС. Подобный режим мониторинга может быть реализован параллельно с системой диспетчерского контроля полета ВС с использованием упомянутых систем. Использование космических систем связи обеспечивает включение информации наземно-бортового комплекса контроля ВС согласно предложенной концепции в систему глобального мониторинга текущего состояния ВС. В настоящее время уже созданы необходимые условия для реализации такого режима мониторинга вследствие наличия многоканальных ГЛОНАСС / GPS-приемников на бортах ВС, а также использования ими низкоорбитальных спутниковых систем связи. Достаточным условием для реализации подобного режима является создание соответствующих баз данных, которые должны стать необходимым элементом контроля на протяжении всего жизненного цикла ВС.

Традиционное назначение систем объективного контроля связано, прежде всего, с послеполетной обработкой материалов, зарегистрированных бортовыми устройствами регистрации типа МСРП или Тестер. И только в некоторых случаях эти средства используются для контроля качества выполнения регламентных работ, предполетной подготовки, устранения выявленных дефектов и т.д. Если проанализировать статистику авиационных происшествий, например с Ил-76, то можно констатировать, что в двух из них перед взлетом не была выпущена механизация крыла (06.06.96. Киншаса и 25.07.97, Анадырь), в трех существовал перегруз ВС (22.11.96, Абакан, 13.07.98, Рас-Аль-Хайм, 26.07.99, Иркутск) [В.1, В.З]. Потери пяти самолетов за столь короткий период можно было бы избежать при условии осуществления наземного предполетного контроля в реальном времени вплоть до исполнительного старта.

Эта проблема может быть достаточно легко решена при оборудовании аэродрома наземным комплексом анализа бортовой информации, передаваемой с помощью телеметрии. Команда "Старт разрешаю" должна быть выдана после выполняемого контроля, осуществляемого наземно-аппаратным комплексом. В предполетный контроль необходимо включать и такие значимые параметры, как масса и центровка ВС, хотя их достаточно сложно получить с высокой точностью. Но, например, массу ВС с точностью до 90 % можно получить, используя данные о нагружении стоек шасси. Есть и другой, более дорогостоящий способ: взвешивание загруженного ВС перед стартом с помощью тензометрических платформенных весов.

Необходимый информационный поток для определения оценок массы ВС и координат центра масс ВС может быть обработан, зарегистрирован и передан на наземно-аппаратный комплекс контроля с помощью бортовой информационной системы контроля ВС при соответствующем оборудовании (тензометрические датчики, датчики линейных перемещений и др.).

Подобный подход к контролю позволяет, по крайней мере, отсечь грубые нарушения правил загрузки ВС и тем самым сократить число авиационных происшествий. В процессе подготовки полета проводится предполетная подготовка и непосредственно перед взлетом - визуальный контроль запуска двигателей и отклонения рулевых поверхностей. Использование наземно-бортового комплекса на этом этапе позволит получить численные значения отклонения рулевых поверхностей и органов управления, проанализировать их соответствие, провести экспресс-анализ готовности самолетных систем к взлету, обратить внимание экипажа на нештатные ситуации и сопровождать ВС вплоть до исполнительного старта. При таком контроле взлет при невыпущенной механизации невозможен. Информация с наземного комплекса контроля должна дублироваться на компьютер экипажа.

Представляется очевидным, что реализация всех перечисленных выше j* элементов концепции достигнет цели повышения надежности и безопасности полетов только в том случае, если вся информация о текущем состоянии ВС будет доступна экипажу ВС в соответствующей для восприятия форме. Это возможно лишь при условии, что такая информационная поддержка экипажа будет осуществляться с помощью специального компьютера. Компьютер экипажа при этом является монитором информационной системы контроля ВС и может использоваться также в автономном режиме для штурманских расчетов маршрутов, отображения местоположения ВС на карте местности и решения других задач.

Появление бортовых самописцев связано с летными испытаниями JIA: с их помощью получали экспериментальную информацию для анализа результатов исследований, совершенствования и доводки JTA. В случае авиационных происшествий и катастроф данные бортовых самописцев оказывали большую помощь при расследовании причин случившегося.

На второй сессии ИКАО в феврале 1947г. была дана оценка роли бортовых самописцев в расследовании авиационных происшествий и катастроф и принято соглашение о поощрении внедрения и развития бортовых аварийных самописцев при эксплуатации ВС. Первым государством, принявшим в сентябре 1957 г. постановление об обязательной установке бортовых аварийных самописцев на всех ВС с ГТД и взлетной массой более 5700 кг, а также на ВС с поршневыми двигателями и такой же взлетной массой, эксплуатировавшихся на высотах более 7625м, были США. Предусматривалось, что самописцы должны обеспечивать в течение всего полета запись пяти наиболее важных параметров (время, высота, воздушная скорость, вертикальное ускорение, курс) и хранение полученной информации не менее шестидесяти дней. ' Первоначально бортовые аварийные самописцы использовались только при расследовании причин авиационных происшествий и катастроф. В дальнейшем их функции были расширены: поставлены задачи повышения безопасности полетов; сбор статистических данных о функционировании систем, агрегатов с целью повышения надежности ВС; исследование влияния человеческого фактора на безопасность, надежность и эффективность полетов. Для решения этих задач регистрируемого информационного потока в пять-шесть параметров недостаточно, и в 1966 г. на заседании секции по воздушному транспорту СЭВ были сформулированы требования к бортовым аварийным самописцам, составу регистрируемых параметров, наземному дешифратору. По номенклатуре регистрируемой информации было предложено выделить группы параметров, характеризующие следующие данные: А — траекторию полета; Б — положение органов управления, интерцепторов и закрылков; В — состояние силовой установки; Г— состояние систем; Д — запись речи. Так были заложены основы современного объективного контроля ВС.

В настоящее время при использовании средств объективного контроля ВС осуществляется контроль: режимов полета; выполнения правил эксплуатации ВС; работоспособности авиационной техники по программам экспресс-анализа, автоматизированной обработки и специализированным программам; работоспособности самолетных средств сбора полетной информации. Тридцатилетний опыт применения средств сбора и обработки полетной информации показал их важную роль в обеспечении безопасности полетов. В 1992 г. на заседании комиссии по аэронавигации при ИКАО обсуждались многочисленные вопросы регистрации полетных данных и для более эффективного их решения была учреждена комиссия по бортовым самописцам.

В целях повышения уровня безопасности полетов наряду со средствами объективного контроля уделяется большое внимание профилактической работе с летным составом по предупреждению авиационных происшествий и катастроф, принимаются конструктивные меры по предотвращению ошибок экипажа при взаимодействии с самолетными системами и др.

В Главе 2 изложены принципы построения не имеющей аналогов бортовой распределенной вычислительной сети «Регата», разработанной коллективом специалистов научно-технического инновационного предприятия «Регата», которая и составляет аппаратную основу развиваемой в диссертационной работе новой технологии контроля воздушных судов по состоянию.

В течение 1993-2004 гг. Научно-техническим инновационным предприятием (НТИП) "Регата" была разработана и создана интегральная распределенная вычислительная система (РВС) сбора полетной информации, контроля и диагностики бортовых систем самолета "Регата", которая по своим характеристикам, в отличие от других систем, стоящих на ВС, позволяет не только регистрировать полетные данные, но и в реальном времени создавать базу данных для интегральной оценки состояния систем самолета.

В рамках РВС "Регата" реализованы такие важные элементы концепции, как интегральный контроль ВС в реальном масштабе времени, информационная поддержка экипажа в задаче дозаправки самолета топливом в воздухе, отдельные задачи технологии эксплуатации ВС по состоянию -оценка расхода ресурса планера самолета за полет, учет наработки двигателя за полет, интегральная оценка готовности самолетных систем [В.4, В.5]. РВС "Регата" построена на следующих основных принципах:

• функционирование в реальном масштабе времени с накоплением, отображением и документированием данных;

• синхронизация разнородных информационных потоков;

• модульное построение аппаратно-программных средств;

• мобильное наращивание вычислительных мощностей;

• развитая архитектура периферийных портов;

• удобный интерфейс пользователя;

• открытое программное математическое обеспечение.

Кроме того, система РВС "Регата" может наращиваться с целью реализации таких элементов концепции, как использование спутниковых систем мониторинга, внедрение компьютера экипажа, создание баз данных для контроля ВС на протяжении всего жизненного цикла ВС и т.д.

В 1996г. на бортовую интегрированную распределенную вычислительную систему сбора полетной информации "Регата" Авиационный регистр МАК выдал "Свидетельство о годности комплектующего изделия" № 142-002-96, в котором удостоверяется, что тип указанного изделия одобрен для установки на воздушное судно гражданского назначения.

РВС "Регата" с 1993 г. по настоящее время эксплуатировалась при испытаниях на самолетах Ил-96-300, Ту-204 и эксплуатируется на самолетах Ил-96-300, Бе-200, Бе-200МЧС, Ан-70, Ту-214, Ил-114, Су-27, М-55, Меркурий, Аист-411, МиГ-УТС, МиГ-29СМТ, МиГ-31, Як-130.

Основываясь на опыте летной эксплуатации интегрированной системы диагностики и контроля состояния РВС "Регата" [В.4, В.5 , В.6] можно констатировать, что современные бортовые системы оперативного, предполетного и послеполетного контроля состояния ВС и действий экипажа должны строиться по модульному принципу, входить в состав штатного оборудования ВС, иметь распределенную штатную систему измерений, сбора и обработки потоков разнородной первичной информации на базе бортовых распределенных многопроцессорных вычислительных сетей. Эксплуатация РВС "Регата" показала, что расширение информационного поля контроля ВС, введение нетрадиционных для объективного контроля параметров требуют разработки интерфейсов сопряжения с информационной системой контроля ВС. Информационная система контроля должна обеспечивать ввод, автоматизированную обработку, отображение, регистрацию на твердотельный накопитель информации и/или передачу по телеметрическому или спутниковому каналам связи требуемой номенклатуры сигналов информационно-измерительных систем, самолетных систем и оборудования.

РВС "Регата" как прототип системы контроля ВС обеспечивает систематизацию информационных потоков, формирование и регистрацию синхронизированного информационного кадра полетной информации, а программно-алгоритмическое обеспечение подчинено требованиям функционирования в реальном времени.

Сформулированные положения не определяют единственный вариант подобной концепции. Тем не менее, такие положения, как интегральный контроль воздушного судна по его текущему состоянию в течение всего жизненного цикла, в том числе и в реальном масштабе времени, неизбежно будут реализованы в той или иной технической форме в ближайшие годы. Система "Регата" является прототипом будущих информационных систем контроля. В ней реализуются важнейшие составляющие предлагаемой концепции. Быстрое широкое внедрение подобных систем на воздушных судах любых типов, несомненно, будет гарантией безопасности полетов с точки зрения технического состояния воздушного судна.

В Главе 3 диссертационной работы разрабатываются теоретические основы контроля воздушных судов по состоянию, их алгоритмическая и программная реализация в составе комплекса обработки информации РВС «Регата».

В современной практике анализа и обработки данных записей полетной информации большинство диагностических задач решается человеком-оператором, который по результату сравнения полученных измерений на основе полетных записей с заданными диапазонами изменения контролируемых параметров принимает решение о состоянии объекта или системы во время его полета.

Рост сложности объектов контроля в авиационной технике , увеличение источников информации , учет динамических свойств объектов и систем, возросшие требования к точности и объективности принимаемых решений поставили вопрос об автоматизации процесса диагностирования. Вследствие этого появилась необходимость в разработке диагностических алгоритмов математического обеспечения систем обработки полетной информации, которые бы позволили автоматизировать процесс контроля систем и комплексов авиационной техники в процессе эксплуатации.

В связи с этим в Главе 3 изложены теоретические основы создания математического обеспечения систем обработки полетной информации в процессе эксплуатации авиационного оборудования.

Решение подобной задачи стало возможным в связи с развитием технической диагностики, начало интенсивного формирования которой относится к середине 50-х годов.

Вопросы общей теории технической диагностики изучались и разрабатывались в Институте Проблем Управления (под руководством П.П. Пархоменко и Е.С. Сагомоняна), в Московском Авиационном Институте ( под руководством В.В. Петрова, Ю.Е. Рузского, Е.И. Кринецкого, Ю.В. Любатова), в Московском Энергетическом Институте ( под руководством Ф.Е. Темникова ), в Московском Государственном Техническом Университете им. Баумана ( под руководством Г.Н. Толстоусова ), в Ленинградском Электротехническом Институте ( под руководством А.В. Мозгалевского ) и др. Большой вклад в развитие диагностики авиационной и ракетной техники внесли работы , проводимые в ВВИА им. Жуковского под руководством И.М. Синдеева, В.А. Боднера, А. Бабая, Е.Ю. Барзиловича, в ОКБ генеральных конструкторов авиационной промышленности и др.

Основы вероятностно-гарантирующего подхода применительно к заделам анализа и синтеза высокоточного управления ЛА при разнородных по своей физической природе неконтролируемых факторов были сформулированы В.В. Малышевым и А.А. Кибзуном [3.95].

Развитие вероятностно гарантирующего подхода применительно к заделам навигации ЛА, планированию эксперимента, анализу экспериментальных самолетных данных было осуществлено М.Н. Красильщиковым, В.И. Карловым и В.М. Евдокименковым [3.55-3.59], [3.793.81], [3.99-3.100].

В данной диссертационной работе, используя имеющийся теоретический задел для решения задач технической диагностики динамических систем, собственный обширный опыт автора, накопленный в процессе эксплуатации систем объективного контроля в процессе летных испытаний образцов авиационной техники предложена многоуровневая структура комплексной системы контроля ВС по состоянию, объединяющая методы, отличающиеся объемом и характером априорных данных о функционировании ВС и его систем.

Верхний уровень образуют методы, реализация которых предполагает знания формализованных зависимостей, описывающих взаимосвязи параметров состояния контролируемых систем.

Примером практического использования подобных методов могут служить метод анализа повторяемости нагрузок на ВС в полёте и расчёта условной повреждаемости и метод оценки ресурса двигательной установки ВС, изложенные в разделе 3.2. диссертационной работы.

Средний уровень предлагаемой многоуровневой системы контроля ВС по состоянию образуют методы нечетких выводов, основанные на привлечении экспертных знаний специалистов, имеющих обширный опыт эксплуатации отдельных систем ВС определенного типа. Инструментом реализации подобных методов являются экспертные системы.

Возможность использования подобных методов иллюстрируется на примере бортовой экспертной системы «Экипаж-Борт», ориентированной на проведение контроля состояния пилотажно-навигационного комплекса ВС.

Новым теоретическим резу^татом^ диссертационной работы, создающим универсальную основу методов контроля ВС по состоянию, является развиваемый в разделе 3.4 вероятностно-гарантированный подход к оценке состояния авиационной техники, составляющий основу методов нижнего уровня системы контроля. Два момента отличают данный подход от известных:

1) минимальные требования к составу и способу представления априорной информации о закономерностях функционирования ВС и его систем. Реализация предлагаемого подхода опирается только на априорное знание эксплуатационных диапазонов значений контролируемых параметров систем ВС в характерных точках траектории. Как правило, такая информация сопровождает процесс проектирования любого ВС и входит в обязательный перечень данных эксплуатационной документации на разрабатываемую систему.

2) использование вероятностных критериев, позволяющих формировать решение о состоянии ВС в процессе эксплуатации с гарантированной (по вероятности) достоверностью. Подобные критерии являются наиболее адекватной оценкой состояния ВС, функционирование которых сопровождается воздействием большого числа случайных факторов.

В разделе 3.4.1. проведена математическая постановка задачи вероятностно-гарантированного контроля ВС. Предложенная формализация задачи предполагает, что программа перемещения ВС может быть подразделена на отдельные этапы (отрыв от ВПП, набор высоты, выход на посадочную глиссаду, касание ВПП, пробег по ВПП и т.д.), последовательная и успешная реализация которых и обеспечивает успешное выполнение целевой задачи. Исходя из этого, вводятся множества значимых параметров, характеризующих текущее состояние ВС в момент завершения каждого этапа функционирования. Оценка состояния интерпретируется как способность воздушного судна или его отдельных систем обеспечить выполнение целей каждого из этапов функционирования, определенных программой полета, на определенном этапе эксплуатации.

Количественная оценка состояния ВС опирается на предположение, что для каждого из этапов функционирования в пространстве контролируемых параметров может быть сформирована область, характеризующая их допустимый разброс при условии штатного функционирования его элементов и систем (эталонная область). Тогда в формализованном представлении индивидуальная оценка состояния сводится к проверке условия, состоящего в том, что текущий вектор состояния не выходит за границы эталонной области. Учитывая, что значения контролируемых параметров в характерных точках траектории формируются под влиянием большого числа случайных факторов, наиболее адекватным критерием оценки состояния ВС является вероятностный критерий.

Далее в Главе 3 определены вероятностные критерии, используемые для контроля ВС по состоянию. Используемые критерии можно подразделяются на частные, характеризующие состояние ВС при выполнении задач отдельных этапов функционирования и общие, характеризующие состояние ВС при выполнении комплекса задач, определенных программой полета.

В качестве частных вероятностных критериев в работе рассматриваются функционал вероятности и функционал квантили. В свою очередь на основе частных критериев сформированы общие критерии, характеризующие текущее состояния ВС при выполнении всего комплекса задач, определенных программой полета. Конкретный способ формирования общих критериев обеспечивает необходимую гибкость выводов при оценке состояния ВС, за счет использования либо более «осторожных» оценок или, напротив, более «оптимистичных».

Следующей проблемой, которая была решена в процессе реализации методологии контроля по состоянию, стала разработка методов оценки сформулированных вероятностных критериев. Разработка конструктивных методов оценки вероятностных критериев осложнялась наличием ряда факторов. К ним относятся: высокая размерность пространства контролируемых параметров (тысячи); не подтверждаемая с помощью статистических критериев согласия допустимость гауссовской аппроксимации распределения значений контролируемых параметров; необходимость обеспечения режима контроля ВС как в режиме послеполетного анализа, так и реальном времени в процессе полета.

Указанные особенности приводят к практически не разрешимым вычислительным проблемам на пути реализации методов оценки вероятностных критериев, основанных на интегрировании многомерной функции плотности, или основанных на идеях обобщенного минимаксного подхода. Исходя из соображений практической реализуемости, в диссертационной работе использован подход, основанный на оптимальном сглаживании выборочной функции распределения значений скалярного функционала, определяющего характерный размер области разброса контролируемых параметров. Привлекательность такого подхода для оценки состояния ВС состоит в том, что позволяет перейти от анализа многомерного распределения контролируемых параметров к анализу функции распределения скалярного показателя (характерный размер области), которая несет всю необходимую информацию, как для оценки прямых, так и обратных критериев

В Главе 3 описана функциональная схема алгоритма, обеспечивающего оценку состояния ВС на основе использованных в работе частных и общих вероятностных критериев. Информационной основой для работы алгоритма является база данных полетной информации, формируемая средствами РВС «Регата». Реализованный алгоритм имеет гибкую структуру, с возможностью её реконфигурации в зависимости от содержания тех конкретных задач, которые выдвигаются пользователем. В диссертационной работе приведены базовые соотношения, конкретизирующие содержание основных этапов работы алгоритма. Настройка алгоритма обеспечивается включением его структуру блоков, обеспечивающих реализацию следующих функций: 1) выбор этапов функционирования ВС в соответствии с программой полета и формирование выборки реализаций вектора контролируемых параметров в характерных точках траектории для сего периода эксплуатации.

2) конкретизация параметрической структуры эталонной области. В качестве эталонной области использовался эталонный параллелепипед, образованный пересечением интервалов проектных ограничений по каждому из контролируемых параметров. Такой способ параметрического представления эталонной области, с одной стороны, обусловлен необходимостью получения конструктивных процедур вычисления вероятностных критериев, а с другой стороны наличием результатов исследований, предшествующих этапу летной эксплуатации, позволяющих достаточно точно сформировать эталонный параллелепипед;

3) переход к нормированным параметрам состояния на основе линейного преобразования. Указанное линейное преобразование отображает эталонный параллелепипед в эталонный единичный куб. Использование нормирующего преобразования позволяет провести взвешивание (по степени важности) различных контролируемых параметров;

4) расчет реализаций векторов нормированных контролируемых параметров в характерных точках траектории и реализаций скалярной функции, представляющей собой значения характерного размера области разброса контролируемых параметров;

5) расчет выборочной функции распределения реализаций характерного размера области разброса контролируемых параметров для каждого этапа функционирования ВС;

6) получение оптимальных оценок «истинной» функции распределения значений характерного размера области разброса параметров. В результате формируются оптимальные оценки функций распределения, а также оценки снизу и сверху.

7) расчет частных критериев оценки состояния ВС. Используя полученные оценки снизу и сверху для функции распределения в работе сформулировано гарантированное по вероятности условие безопасной эксплуатации ВС при выполнении частных задач программы полета. В соответствии с этим условием полагается, что ВС соответствует нормам безопасной эксплуатации, если минимальное (в условиях статистической неопределенности оценок) значение вероятности превышает заданный уровень вероятности. Либо если максимальное (с учетом неопределенности оценок) значение квантили не превышает значения равного единице, соответствующего границе эталонного куба. 8) расчет общих критериев оценки состояния ВС. Использование этих критериев позволяет обоснованно определять тот критический момент, когда дальнейшая эксплуатация нецелесообразна по соображениям безопасности.

Эффективность развиваемого в диссертационной работе вероятностно-гарантированного подхода иллюстрируют примеры оценки состояний ВС БЕ-200 и МиГ-АТ. В Главе 3 представлены зависимости, иллюстрирующие как динамику изменения состояний отдельных систем ВС в процессе эксплуатации при выполнении частных задач программы полета, так и оценки их состояния при выполнении комплекса задач в процессе реализации всей траектории. Приведенные зависимости демонстрируют чувствительность предложенных критериев к изменению состояний ВС, вызванного выработкой ресурсов их систем.

В завершении Главы 3 приведена структура программно-математического обеспечения комплекса контроля ВС по состоянию, реализующего разработанную методологию вероятностно-гарантированного контроля, а также примеры реализации базовых экранов, поддерживающих функционирование комплекса контроля и взаимодействие пользователя с программным обеспечением.

В Главе 4 суммируются результаты многолетних летных испытаний РВС «Регата». В частности, приведены результаты оценки работы РВС «Регата » по результатам лётных испытаний различных типов самолётов: Ил-96-300, Ту-204, Бе-200, Бе-200МЧС, Ан-70, Ту-214, Ил-114, Су-27,

МиГ-УТС, МиГ-29СМТ, МиГ-31, М-55 - «Геофизика», Ил-76, Меркурий, Аист-411, Ту-234, Як-130.

В заключение перечислим основные особенности, характеризующие данную диссертационную работу. Научная новизна.

1. Разработка теоретических основ перспективной новой технологии контроля авиационной техники по состоянию, включающих:

• Разработку принципов построения бортовой распределенной вычислительной сети (РВС) «Регата» как информационной основы

11 1 технологии контроля авиационной техники по состоянию.

• Формирование системы показателей (критериев) позволяющих адекватно оценивать изменение состояния воздушных судов и их отдельных систем с учетом выработки ими ресурса в процессе эксплуатации.

• Разработку методов вероятностно-гарантированной оценки состояния воздушных судов с использованием прямого (функционал вероятности) и обратного (функционал квантили) критериев.

2. Аппаратная реализация РВС «Регата» - принципиально новой системы сбора, регистрации полетной информации, контроля и диагностики бортовых систем воздушных судов - в составе:

• приемных модулей, обеспечивающих регистрацию разнообразных сигналов, характеризующих текущее состояние систем воздушного судна (ARINC 429, разовых команд, сигналов в стандартах RS-232, RS-422 (485), данных потенциометров, термопар, терморезисторов, тензорезисторов, датчиков СКТ, тензомостов, частотных сигналов, импульсных сигналов, датчиков тока)

• контроллеров межмашинного обмена;

• цифровой вычислительной системы и внешнего запоминающего устройства;

• малогабаритной системы единого времени;

• выносного пульта управления;

• контроллера телеметрии;

•• • устройства установки синхронизации и запросов прерывания.

3. Разработка алгоритмов, обеспечивающих реализацию вероятностно-гарантирующего подхода для оценки состояния воздушного судна и его систем в процессе эксплуатации:

• Алгоритм оценки частных вероятностных критериев состояния (функционалов вероятности и квантили), характеризующих способность воздушного судна или его систем обеспечить выполнение целей каждого из этапов функционирования (взлет, набор высоты, крейсерский полет и т.д.) на определенном этапе эксплуатации.

• Алгоритм оценки общих вероятностных критериев состояния воздушного судна, характеризующих возможность успешного решения им или его системами целевых задач, определенных программой полета, во время всего цикла функционирования.

4. Разработка на основе алгоритмов оценки вероятностных критериев программного комплекса «Chart», обеспечивающего во взаимодействии со средствами РВС «Регата» мониторинг состояния воздушных судов и их отдельных систем процессе всего цикла эксплуатации. Базовыми элементами разработанного программного комплекса являются следующие функциональные модули:

• анализа полетных данных в реальном времени;

• оценки интегральной готовности воздушного судна и его систем

• формирования наращиваемой в процессе эксплуатации воздушного судна базы данных полетной информации;

• многопоточной обработки запросов клиентов и формирования графических изображений;

• обмена данных между несколькими базами данных полетной I информации;

• экспорта-импорта данных с использованием наиболее распространенных форматов;

• визуального проектирования отчетных форм и документирования информации

5. Результаты практической оценки состояния различных типов воздушных судов с использованием разработанного программного комплекса

Достоверность результатов. Достоверность результатов работы подтверждается:

• использованием утверждений, строго обоснованных математически;

• проверкой аппаратных средств РВС «Регата», алгоритмов оценки состояния воздушных судов и программно-математического обеспечения в процессе реализации программ стендовых, заводских, сертификационных, летных и Государственных испытаний. Результаты испытаний подтверждены официальными документами, в 1996 г. Авиационный регистр МАК выдал на РВС «Регата» «Свидетельство о годности комплектующего изделия» № 142002-96, в котором удостоверяется, что тип указанного изделия одобрен для установки на воздушное судно гражданского назначения;

• оценкой эффективности программно-аппаратных средств РВС «Регата» в процессе их многолетней эксплуатации на различных типах воздушных судов: Ил-96-300, Ту-204, Бе-200, Бе-200 МЧС, Ан-70, Ту-214, Су-27, МиГ-УТС, МиГ 29 СМТ, МиГ-31, М-55 - «Геофизика», Ил-76, Меркурий, Аист-411, Ту-234, Як-130;

• Актом 01/02-03 предварительных испытаний бортовой распределенной вычислительной системы "Регата". Шифр: РВС "Регата". 2003г.

• Актом №1/503101-003 Государственных испытаний бортовой распределенной вычислительной системы «Регата», г. Ахтубинск. 2004г.

• Решением №15/09-04 от 15.09.2004г. Управления вооружения по испытаниям AT и вооружения ПВО, ГосНИИ ГА, ГосНИИ АН, НТИП «Регата», ОАО «Раменский приборостроительный завод» по утверждению Акта МВК и утверждению конструкторской документации на распределенную вычислительную систему РВС «Регата» АБВК 461000.000 для серийного производства и присвоения литеры «Oi»

Практическая значимость результатов диссертационной работы заключается в следующем:

1. Разработка общих принципов построения аппаратно-программных средств, обеспечивающих переход на технологию контроля авиационной техники по состоянию. Теоретические и практические результаты, полученные ^диссертационной работе, делают реальной перспективой переход на новую технологию контроля эксплуатации авиационной техники по состоянию. Это в свою очередь позволит решить актуальную народнохозяйственную проблему - повысить надежность и безопасность полетов, добиться экономии в расходах на эксплуатацию, формировать своевременные и обоснованные решения о возможности дальнейшей безопасной эксплуатации конкретного воздушного судна.

2. Разработка и внедрение в практику летных испытаний различных типов воздушных судов распределенной бортовой системы «Регата», позволившей повысить информативность результатов летных испытаний, а значит снизить объем программы летных испытаний, принимать обоснованные решения о необходимых доработках систем воздушных судов. К настоящему времени распределенная вычислительная система «Регата» привлекалась к проведению летных и сертификационных испытаний ВС ведущими авиационными предприятиями такими как:

• АК им. Ильюшина (Ил-96-300, Ил-114),

• АНТК им. Туполева (Ту-204, Ту-214, Ту-234),

• ТАНТК им. Бериева (Бе-200, Бе-200 МЧС),

• АНТК им. Антонова (Ан-70),

• ФГУП им. Хруничева (Аист-411),

• НПАФ «Авиатон» (Меркурий),

• ЛИИ им. М.М. Громова (Ил-76, Су-27), в том числе, включая летные и государственный испытания ВС военного назначения:

• ОКБ им. Яковлева (Як-130),

• РСК «МИГ» (МиГ-АТ, МиГ-29СМТ, МиГ-31),

• ОКБ им. Сухого (Су-27).

Эффективность аппаратных средств, алгоритмического и программно-математического обеспечения РВС «Регата» подтверждена 10 актами

V--------------внедрения.

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены:

• на научно-технической конференции "Всероссийского научно-исследовательского института межотраслевой информации" (ГУП "ВИМИ"), 1999 г.;

• на научно-технической конференции "Перспективы развития средств эксплуатационного контроля летательных аппаратов военного применения" в 13 ГОСНИИ МО, 2000 г.;

• на Третьем Международном аэрокосмическом конгрессе «1АС2000», 2000 г.;

• на 6-й Международной конференции «Системный анализ и управление аэрокосмическими комплексами», 2000г.;

• на Второй Международной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Современные проблемы аэрокосмической науки и техники» ЦАГИ, 2000 г.;

• на Международной научной конференции «Информационные и робототехнические системы летательных аппаратов», 2002 г.;

• на 7-й Международной конференции «Системный анализ и управление аэрокосмическими комплексами», 2002г.;

• на научном семинаре кафедры «Динамика полета» Московского авиационного института (Государственного технического университета), 2003 г.;

• на научном семинаре кафедры «Системный анализ и управление ЛА» Московского авиационного института, 2003 г.;

• на научном семинаре кафедры «Информационно-управляющие комплексы» Московского авиационного института (Государственного технического университета), 2004 г.;

• на Международной научной конференции-выставке «Авиация и космонавтика- 2003», 2003 г.;

• на технической конференции ОАО «Аэрофлот» «Эксплуатация самолетов Ту-154М до 2010 года». ЦПАП (Шереметьево-1), 2004г.;

• на Общероссийской конференции «О состоянии и мерах по повышению качества вооружения и военной техники». АНО «Военный Регистр», 2005г. Публикации результатов исследования. По теме диссертации опубликовано 23 печатные работы в отечественных и зарубежных изданиях: >— .

• Красильщиков М.Н., Ратиикова Н.А. Информационная система контроля состояния авиационной техники.// Тезисы докладов НТК "Проблемы военно-технической политики в области эксплуатации и ремонта ВВТ". 4.2. Люберцы М.О.: 13- Государственный научно-исследовательский институт МО РФ (13 ГНИИ МО РФ).

• Красильщиков М.Н., Ратиикова Н.А. Концепция развития информационных систем контроля воздушных судов на современном этапе.// Общероссийский научно-технический журнал "Полет". №9. М.: Машиностроение. 2000. С. 9-13.

• Красильщиков М.Н., Ратиикова Н.А. Методология построения перспективной информационной системы мониторинга и контроля состояния авиационной техники с использованием глобальной космической системы навигации низкоорбитальных систем связи.// Третий Международный аэрокосмический конгресс "IAC' 2000" (23-27 августа 2000г., г. Москва). Сборник тезисов.

• Красильщиков М.Н., Ратиикова Н.А. Перспективная информационная система мониторинга состояния авиационной техники.// Тезисы докладов НТК "Проблемы военно-технической политики в области эксплуатации и ремонта ВВТ".Ч.2. Люберцы М.О.: 13 ГНИИ МО РФ.

• Поплавский Б.К., Ратникова Н.А., Сироткин Г.Н. Наземно-« бортовой комплекс контроля состояния авиационной техники.// Тезисы докладов НТК "Проблемы военно-технической политики в области эксплуатации и ремонта ВВТ". 4.2. Люберцы М.О.: 13 ГНИИ МО РФ.

• Ратникова Н.А. РВС "Регата" для диагностики и контроля эксплуатационно-функционального состояния JIA и его систем. Метрологическое обеспечение эксплуатации и хранения технических объектов.// Тезисы докладов научно-технической конференции. М.: ГУЛ "ВИМИ". 1999. С.42-44.

• Ратиикова Н.А. РВС "Регата" как средство новой технологии экспертного анализа, диагностики и объективного контроля самолетного оборудования в обеспечение безопасности полетов ВС. Тезисы докладов научно-технической конференции. М.: ГУЛ "ВИМИ". 1999. С.45-50.

• Ратникова Н.А. Распределенная вычислительная система (РВС) "Регата" - основа технологии контроля воздушных судов по состоянию. // Авиакосмическое приборостроение №7, 2004.

• Чернышев А.Ю., Ратникова Н.А. Аэродромный комплекс оценки состояния воздушных судов в полете в реальном масштабе времени. // П-я Международная научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов "Современные проблемы аэрокосмической науки и техники" (8-12 октября 2002., г. Жуковский). Тезисы докладов.

• Ратникова Н.А. Экспертная система "Экипаж-Борт" для информационно-интеллектуальной поддержки экипажа. Метрологическое обеспечение эксплуатации и хранения технических объектов.// Тезисы докладов научно-технической конференции. М.: ГУЛ "ВИМИ". 1999. С.51-54.

• Ратникова Н.А., Сироткин Г.Н., Перегудов А.И. Критерий верификации бортовых измерений на основе аналитической избыточности. р

Метрологическое обеспечение эксплуатации и хранения технических объектов.// Тезисы докладов научно-технической конференции. М.: ГУЛ "ВИМИ". 1999. С.58-61.

• Ратникова Н.А., Нефедов В.А., Божков А.И., Солнцев К.Е. РВС

Регата" в задаче автоматизированного учета наработки двигателей в реальном масштабе времени. Метрологическое обеспечение эксплуатации и хранения технических объектов.// Тезисы докладов научно-технической конференции. М.: ГУП "ВИМИ". 1999. С.56-58.

• Ратникова Н.А., Нефедов В.А., Горячев К.В., Юшин K.JI. и др. РВС

Регата" в задаче индивидуального учета расхода ресурса конструкции JIA в реальном масштабе времени. Метрологическое обеспечение эксплуатации и хранения технических объектов.// Тезисы докладов научно-технической конференции. М.: ГУП "ВИМИ". 1999. С.54-56.

• Евдокименков В.Н., Красильщиков М.Н., Ратникова Н.А. Контроль состояния воздушного судна в течение жизненного цикла на основе вероятностных критериев. // 7-я Международная конференция "Системный анализ и управление аэрокосмическими комплексами." (2-5 июля 2002 г., Евпатория). Тезисы докладов.

• Евдокименков В.Н., Красильщиков М.Н., Ратникова Н.А. Оценка текущего состояния воздушного судна и его систем на основе вероятностно-гарантирующего подхода//Известия РАН. Теория и системы управления, 2003, №6.

• Евдокименков В.Н., Ратникова Н.А. Концепция контроля состояния воздушного судна в течение жизненного цикла на основе вероятностно-гарантирующего подхода // Научно-практическая конференция «Интеллектуальные и робототехнические системы JIA» (20-21 мая 2002 г., г. Москва), сборник докладов конференции

• Евдокименков В.Н., Ратникова Н.А., Красильщиков M.II. Технология эксплуатации авиационной техники по состоянию: аппаратные средства и программно-математическое обеспечение. // Международная конференция «Авиация и космонавтика-2003»(3-6 ноября 2003 г.Москва). Тезисы доклада.

• Волк И.П., Кнышов А.Н., Ратникова Н.А. "Система формирования сигналов управления полетом летательного аппарата". Патент № 2015940 на изобретение. 1991. Бюллетень "Открытия. Изобретения". 1994г.

• Ратникова Н.А. Методы и средства контроля авиационной техники по состоянию на основе вероятностно-гарантирующего подхода. - М.: Изд-во МАИ, 2004.-184с.: ил.

• Полтавец В.А., Ратникова Н.А., Нефедов В.А., Чернышев АЛО., Виноградов Д.Н. Применение системы "Регата" для проведения объективного контроля за выполнением полета на борту самолета в реальном времени .//Сборник докладов конференции ОАО «Аэрофлота» «Эксплуатация самолетов Ту-154М до 2010 года. ЦПАП (Шереметьево-1). 2004г.

• Ратникова Н.А. Повышение качества контроля военной техники по состоянию - актуальная проблема безопасной надежной и эффективной эксплуатации ВС ВВС. // Материалы сборника докладов Общероссийской конференции «О состоянии и мерах по повышению качества вооружения и военной техники». АНО «Военный Регистр». 2005г.

• Вавилова Н.Н., Ратникова Н.А. Экспертная система информационно-интеллектуальной поддержки экипажа. // Изв. РАН Теория и системы управления. №3, 2005.

Положения, выносимые на защиту:

1. Теоретические основы новой технологии контроля авиационной техники по состоянию, включающие разработку принципов построения бортовой распределенной вычислительной сети (РВС) «Регата», как информационной основы технологии контроля авиационной техники по состоянию; формирование системы показателей (критериев), позволяющих адекватно оценивать изменение эксплуатационно-функционального состояния воздушных судов и их отдельных систем с учетом выработки ими ресурса в процессе эксплуатации; разработку методов вероятностно-гарантированной оценки состояния воздушных судов с использованием прямого (функционал вероятности) и обратного (функционал квантили) критериев.

2. Аппаратно-программная математическая реализация системы сбора, регистрации полетной информации, контроля и диагностики бортовых систем воздушных судов в виде РВС «Регата».

3. Алгоритмы, обеспечивающие реализацию вероятностно-гарантирующего подхода к оценке состояния воздушного судна и его систем в процессе эксплуатации: алгоритмы оценки частных и общих вероятностных критериев состояния воздушного судна в процессе всего цикла эксплуатации.

4. Программный комплекс на базе алгоритмов оценки вероятностных критериев, обеспечивающий во взаимодействии со средствами РВС «Регата» мониторинг состояния воздушных судов и их отдельных систем в процессе всего цикла эксплуатации.

5. Результаты практической оценки состояния различных типов воздушных судов с использованием разработанного программно-математического комплекса.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

В результате выполнения диссертационной работы получены результаты, позволяющие сделать следующие выводы

1. Проведен анализ актуальной проблемы обеспечения надежности и безопасности образцов авиационной техники на этапах создания, испытаний и эксплуатации, что обусловлено постоянным усложнением бортового оборудования воздушных судов. Показано, что одним из эффективных путей ее решения является переход на новую технологию испытаний, эксплуатации и контроля авиационной техники по состоянию, использование которой позволит повысить надежность и безопасность полетов, добиться экономии в расходах на эксплуатацию, принимать эффективные решения по дальнейшему ее использованию в различных условиях эксплуатации. Отмечается, что несмотря на многолетний опыт эксплуатации систем объективного контроля ВС, существующие средства не позволяют в полном объеме осуществить переход на технологию контроля по состоянию.

2. В результате анализа существующих современных систем и требований объективного контроля, надежности и безопасности эксплуатации ВС сформулированы основные требования к перспективной информационной системе, способной обеспечить переход на новую технологию испытаний и эксплуатации воздушных судов по состоянию. Базовым требованием является реализация непрерывного мониторинга состояния воздушного судна и его систем при испытаниях и в течение всего жизненного цикла.

3. Исходя из выдвинутых требований, выделены основные технические задачи, которые должны быть решены в обеспечение перехода на технологию испытаний и эксплуатации авиационной техники по состоянию: создание информационно-измерительной системы как аппаратной основы технологии контроля ВС по состоянию; формирование системы показателей, позволяющих осуществлять индивидуальную адекватную оценку изменения ресурса ВС в целом и его отдельных систем в процессе эксплуатации; разработка алгоритмического и программно-математического обеспечения технологии контроля ВС по состоянию.

Разработана информационно-измерительная система в виде бортовой распределенной вычислительной сети "Регата", представляющая собой аппаратно-программную основу новой технологии контроля ВС по состоянию. Аппаратно-программный комплекс РВС «Регата», построен на следующих принципах: функционирование в реальном масштабе времени с возможностью накопления и документирования полетных данных в течение всего периода эксплуатации; синхронизация разнородных информационных потоков; модульное построение аппаратных средств; развитая архитектура периферийных потоков.

Сформирована многоуровневая система показателей (критериев) и методов их вычисления для адекватной оценки состояния ВС в процессе эксплуатации, использующая в качестве основы массив полетных данных, получаемых средствами РВС «Регата». Предложенная система показателей характеризуется использованием разных групп методов в зависимости от характера и полноты информации относительно контролируемых систем ВС: традиционных, основанных на априорном знании математических моделей, описывающих взаимосвязи параметров, характеризующих состояние систем ВС; использующих процедуру нечетких выводов для оценки состояния ВС и его систем; вероятностно - гарантирующих, основанных на использовании статистических закономерностей распределения контролируемых параметров ВС, выявляемых путем анализа массивов полетных данных, формируемых средствами РВС «Регата».

Предложен новый^метод оценки состояния ВС, основанный на методологии 'вероятностно-гарантированного оценивания. Существо разработанного метода состоит в использовании прямого (функционал вероятности) и обратного (функционал квантили) вероятностных критериев оценки состояния ВС и его систем. Достоинство такого метода состоит в том, что он позволяет формировать решение относительно состояния ВС с гарантированной по вероятности достоверностью. Предложены конструктивные алгоритмы вычисления вероятностных критериев. Достоинства предложенных алгоритмов состоят в том, что они позволяют получать оценки функционалов вероятности и квантили в условиях, когда размерность пространства контролируемых параметров велика (> 1000), а их совместное распределение не является строго гауссовским.

Разработано программное обеспечение, реализующее алгоритм вероятностно-гарантированного оценивания состояния ВС. Разработанное программное обеспечение функционирует в составе комплекса обработки информации РВС «Регата» и обеспечивает расчет, отображение, анализ критериев, характеризующих состояние ВС.

Подтверждена эффективность разработанного программно-математического и алгоритмического обеспечения на примерах оценки состояния ВС БЕ-200 в период его трехлетней эксплуатации и ВС МиГ - AT по результатам его пятилетней эксплуатации. Показано, что предложенные в работе вероятностные критерии позволяют формировать адекватные оценки состояния ВС. Достоверность сформированного прогноза состояния силовой установки самолета МиГ-АТ подтверждена фактором последующей замены одного из двигателей. Приведены результаты, подтверждающие эффективность использования аппаратно-программного комплекса контроля ВС по состоянию в процессе летных испытаний самолетов Ил-96-300, Бе-200, Бе-200МЧС, Ан-70, Ту-214, Ил-114, Су-27, Меркурий, Аист-411, М-55, МиГ-УТС, МиГ-29СМТ, МиГ-31, Як-130.

1. В.1. Ерусалимский М.А. Анализ авиационных происшествий самолетов Ил-76 гражданской авиации // Тр. об-ва расследователей авиационных происшествий. Вып. № 11, 1999. С. 236-247.

2. В.2. Клишин Ю.П. Модернизация авиационной техники насущная задача. //Полет. №1, 1999. С 21-24.

3. В.З. Полтавец В.А., Щитаев Н.Г. Нарушение правил загрузки самолетов -один из факторов авиационного происшествия // Тр. об-ва расследователей авиационных происшествий. Вып. № 11. 1999, С. 35-54.

4. Арустамов М.А., Зотов В.А. Повышение качества информационного обеспечения при эксплуатации бортовых комплексов самолетов по состоянию. // Сборник МО РФ. Проблемы военно-технической политики в области эксплуатации и ремонта ВВТ, 2000.

5. Казаров Ю.К. Новые принципы эксплуатации авиационной техники. //Проблемы безопасности полетов. ВИНИТИ, 1994. №7.

6. Сиротин Н. Н. Проблема взаимосвязи обслуживания авиационной техники по состоянию с технической диагностикой // Проблемы безопасности полетов, ВИНИТИ, 1889, № 3. С. 88-64.

7. Кудрин Г.И., Дурнов А.В. Разработка методических подходов к реализации стратегии технической эксплуатации по состоянию с контролем уровня надежности. Сборник МО РФ. Проблемы военно-технической политики в области эксплуатации и ремонта ВВТ, 2000г.

8. Технические требования к организации бортовой системы технического обслуживания и контроля состояния бортового оборудования самолета Ту-324. ОАО Туполев. 2000.

9. Основные положения N 99-01-ХП по использованию модуля МТО на самолете ВЕ-200 для решения задач общесамолетного оборудования и силовой установки/ОСО. СУ/. 2001.

10. Dowing D, Timothy L., Bupunski L. Avionics maintenance 3010 // IEEE Select. Aress Commun. 1986 - 4, № 7 - P. 1090-1096.

11. Gleser G. H. Introduction // Des. and Appl. Aircraft Digit. Rec. Syst. Symp. Proc. 18th, Apr, 1986 3-London. P. 1-2

12. Heeper D. P. Вага tow P. B. Integration of flying data and condition monitoring Des. and Appt. Aircraft Digit. Rec. Syst. Symp. Proc. 18th Apr. 1985. -London, P. 121-173.

13. Merze. A. R., Fannin H. W. The Impact of R&M 2000 on MCAIR Integrated Logistic Support IEEE Transaction Reliability, vol. R 31, №3, 1987.

14. Watanabe Akira, Tanaka Keiji. Ai application in the aeronautical field. Никон хикай гаккайси, J. Jap. Sec. Mech. Eng. — 1986 — 89, № 815 —p. 11981202.

15. Aviation Week and Space Technology . 1980. - 113, № 14, IS-81.1. ЛИТЕРАТУРА К ГЛАВЕ 2

16. Дженкинс Г., Ватт Д. Спектральный анализ и его приложения.// М.: Мир, вып.1:1971. 316 е.; вып.2:1972. - 288 с.

17. Калиниченко Б.В. Лётные характеристики самолётов с газотурбинными двигателями. //М.: Машиностроение, 1986. 144 е., илл.

18. Красильщиков М.Н., Ратникова Н.А. Информационная система контроля состояния авиационной техники.// Тезисы докладов НТК "Проблемы военно-технической политики в области эксплуатации и ремонта ВВТ". 4.2. Люберцы М.О.: 13 ГНИИ.

19. Красильщиков М.Н., Ратникова Н.А. Концепция развития информационных систем контроля воздушных судов на современном этапе.// Общероссийский научно-технический журнал "Полет". № 9. М.: Машиностроение. 2000. С. 9-13.

20. Красильщиков М.Н., Ратникова Н.А. Перспективная информационная система мониторинга состояния авиационной техники.// Тезисы докладов НТК "Проблемы военно-технической политики в области эксплуатации и ремонта ВВТ".Ч.2. Люберцы М.О.: 13 ГНИИ.

21. Марпл-мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения.// М.: Мир, 1990. 584 е., илл.

22. Поплавский Б.К., Ратникова Н.А., Сироткин Г.Н. Наземно-бортовой комплекс контроля состояния авиационной техники.// Тезисы докладов НТК "Проблемы военно-технической политики в области эксплуатации и ремонта ВВТ". 4.2. Люберцы М.О.: 13 ГНИИ.

23. Ратиикова Н.А. Распределенная вычислительная система (РВС) "Регата" аппаратная программно-математическая основа технологии контроля ВС по состоянию. 2003.

24. Ратиикова. Н.А. и др. РВС "Регата". Специальное программное обеспечение. Техническое задание. НТИТТ "Регата". 1999.

25. Ратиикова Н.А., Чернышов АЛО. Руководство программиста. 2003г. АВБК.00001. 03 33 02. НТИП "Регата".2003.

26. Ратиикова Н.А., Чернышов А.Ю. Программа проверки системного программно-математического обеспечения распределенной вычислительной системы "Регата" на этапе приемо-сдаточных испытаний. 1999.

27. Ратиикова Н.А., Чернышов А.Ю. Руководство оператора. 2003. АВБК. 00001 01 34 01 - 3. НТИП "Регата".2003.

28. Ратиикова Н.А., Нефедов В.А., Чернышов А.Ю. РВС "Регата". Специальное программное обеспечение. Техническое задание. АВБК.0000.1-01 34 01-1. 1998г. НТИП "Регата".2003.

29. Ратиикова Н.А., Нефедов В.А., Чернышов А.Ю., Чанчиков В.П.

30. РВС "Регата". Специальное программное обеспечение. Описание программы. АВБК.00001 01 13 01 - ЛУ. 1998г. НТИП "Регата".2003.

31. Ратникова Н.А., Нефедов В.А., Божков А.И., Солнцев К.Е. РВС

32. Регата" в задаче автоматизированного учета наработки двигателей в реальном масштабе времени. Метрологическое обеспечение эксплуатации и хранения технических объектов.// Тезисы докладов научно-технической конференции. М.: ГУП "ВИМИ". 1999. С.56-58.

33. Ратникова Н.А.,Нефедов В.А.,Горячев К.В.,Юшин K.JI., Усов А.Т.

34. Рихтер Д. Windows для профессионалов (программирование в Win32 API для Windows NT 3.5 и Windows 95).// Издательский отдел «Русская Редакция» ТОО "Channel Trading Ltd.», 1995.

35. Сорокина С.И. и др. Программирование драйверов и систем безопасности.// Издатель Молгачева С.В., 2002.

36. Тайц М.А. Теоретические основы методов определения в полёте лётных характеристик самолётов. Применение теории подобия.// М.: Машиностроение, 1983. 127 е., илл.

37. Харт Д. Системное программирование в среде Win32.// Издательский дом «Вильяме», 2001.

38. Лётные испытания самолётов: учебник для студентов высших учебных » заведений. /К.К. Васильченко, В.А. Леонов, И.М. Пашковский, Б.К.

39. Поплавский. М.: Машиностроение, 1996. 720 е., илл.

40. Лётные испытания газотурбинных двигателей самолётов и вертолётов. /Г.П. Долголенко, М.Д. Романов, В.В. Гатин и др.; Под ред. Г.П. Долголенко.М.: Машиностроение, 1983. 111 е., илл.

41. Нефедов В.А., Ратникова Н.А. РВС "Регата". Руководство по эксплуатации. НТИП "Регата", 1999.

42. Аиду Ф.А. Сплайны в задаче непараметрической оценки плотности. //Автоматика и телемеханика.- 1987.

43. Андерсон Т. Введение в многомерный статистический анализ. М.: Физматгиз, 1963.

44. Андрианова Л.П., Малько С.Л. Концептуальные основы контроля и диагностики динамических систем на основе активной идентификации коэффициентов передаточных функций // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, №5, 2003

45. Аоки М. Оптимизация стохастических систем. М.: Наука, 1971.

46. Барзилович Е.Ю. Модели технического обслуживания сложных систем. М.: Высшая школа, 1982.

47. Барзилович Е.Ю., Воскобоев В.Ф. Эксплуатация сложных систем. М.: Транспорт, 1981.

48. Барзилович Е.Ю., Савенков М.В. Статистические методы оценки состояния авиационной техники. М.: Транспорт, 1987.

49. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы.-М.: Наука, 1987.

50. Беляев Ю.К. Непараметрические методы в задачах обработки результатов испытаний и эксплуатации. М.: Знание, 1984.

51. Беляев Ю.К. Ушаков И.А. Математические модели для задач обнаружения и локализации неисправностей.- В сб.: Кибернетику на службу коммунизму, т.2. М.: Энергия, 1964.

52. Беиенсон З.М., Хазен Э.М. Меры информации в задачах оптимальных статистических решений,- Изв. Вузов СССР. Радиофизика, 1968, №7.

53. Беиенсон З.М., Хазен Э.М. Методы последовательного анализа в задачах распознавания многих гипотез. Изв. АН СССР. Тех. кибернетика, 1966, №4.

54. БеиткусР., Казбарас А. Оптимальные статистические оценки плотности распределения в присутствии априорной информации // Литовский математический сборник,- 1982.- Т. XXII.

55. Блекуэл Д., Гиршик М.А. Теория игр и статистических решений. М.: Изд-во иностр. лит., 1958.

56. Блинов И.Н., Гаскаров Д.В., Мозголевский А.В. Автоматический контроль систем управления. М.: Энергия, 1968.

57. Блинов И.Н., Мозголевский А.В. Выбор параметров для автоматического обнаружения неисправностей. Автоматика и телемеханика, 1965, №10.

58. Бородачев Н.А. Обоснования методики расчета допусков и ошибок размерных кинематических цепей. М.: Изд-во АН СССР, ч. 1- 1943, ч. 2 -1946.

59. Бородачев Н.А. Основные вопросы теории точности производства. М.: Изд-во АН СССР, 1950.

60. Брайсон А., Хо Ю-Ши. Прикладная теория оптимального управления. М.: Мир, 1972.

61. Бруевич Н.Г. Точность механизмов. M.-JL: ГИТЛ, 1946.

62. В.Д. Константинов. Основы теории надежности авиационной техники. М.:МИИ ГА, 1992

63. В.В. Глухов. Диагностика динамических систем М.: Транспорт, 1999.

64. В.Г. Воробьев, В.В. Глухов, И.К. Кадышев. Авиационные приборы, информационно- измерительные системы и комплексы. М : Транспорт, 1992.

65. В.Г. Воробьев, С.В. Глухов, В.Д. Константинов, И.М. Синдеев Диагностирование и прогнозирование технического состояния авиационного оборудования М: Транспорт, 1984

66. В.Д. Константинов. Количественная оценка характеристик готовности авиационного оборудования в процессе эксплуатации М.: МИИГА,1981

67. В.П. Клишин. Модернизация авиационной техники насущная задача // Полет. №1,1999.

68. Bucy R.S. Optimal Filtering for Correlated Noise. Journal of Malitematical Analysis and Applications, v.20, №1, 1967.

69. Вайнико Г.М., Веретенников А.Ю. Итерационные процедуры в некорректно поставленных задачах.- М.: Наука, 1986.

70. Вальд А. Последовательный анализ. М.: Физматгиз, 1960.

71. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции. М.: Сов. Радио, 1972

72. Вапник В.Н. Восстановление зависимостей по эмпирическим данным.-М.: Наука, 1974.

73. Вапник В.Н., Стефанюк А.Р. Непараметрические методы * восстановления плотности вероятностей // Автоматика и телемеханика.1978, №8.

74. Величко Ю.К., Коронин В.Г. Основы автоматизации контроля состояния авиационной техники. Киев: КНИГА, 1971.

75. Верзаков Г.Ф., Киншт Н.В., Рабинович В.И., Тимонен JI.C. и др.

76. Введение в техническую диагностику. Под ред. К.Б. Карандеева. М.: Энергия, 1968.

77. Виттих В.А., Цыбатов В.А. Оптимизация бортовых систем сбора и обработки данных.-М: Наука, 1985.

78. Володин В.Д., Евдокнменков В.Н., Карлов В.И., Красильщиков

79. М.Н. Анализ и синтез траекторией предпосадочного маневрирования воздушно-космического тательного аппарата с использованием вероятностных показателей качества

80. Известия АН СССР. Техническая кибернетика. 1990. - № 4

81. Вопросы математической теории надежности / Барзилович Е.Ю., Беляев Ю.К. Каштанов В.А. и др. М.: Советское радио, 1983.

82. Воробьев, В.Д. Константинов, ГА. Куликов, М.И. Пальчих, ВТ Денисов. Техническая эксплуатация авиационного оборудования М.: Транспорт, 1990.

83. Герцбах Н. В ,Кордонский Х.Б. Модели отказов. М.: Советское радио, 1966.

84. Глухов В.В. Об одном алгоритме определения вероятностной характеристики состояния динамического объекта. Л.: Тезисы докладов VII Всесоюзного симпозиума "Методы представления и аппаратурный анализ случайных процессов и полей", 1975.

85. Глухов В.В. Оптимизация процессов поиска отказов при оперативном контроле. М.:Техн. сборник трудов МАИ им. С. Орджоникидзе, выпуск 375, 1977.

86. Глухов В.В. Оценка состояния динамических систем JIA по * результатам летных испытаний. М.: Труды ГосНИИ ГА, выпуск 168, 1979.

87. Глухов В.В. Оценка состояния динамического объекта неизвестной структуры. М.: Материалы Всесоюзной конференции "Информационные системы автоматического контроля и управления", 1972.

88. Глухов В.В. Оценка состояния контролируемого блока с учетом ошибок 1-го и 2-го родов. М.: Труды МВТУ им. Баумана Н.Э., Вторая Всесоюзная межвузовская научно-техническая конференция "Достижения и перспективы развития технической кибернетики",1972.

89. Глухов В.В. Синтез диагностической характеристики динамического объекта с неполной информацией в точках контроля. Д.: Известия ЛЭТИ им. В.И.Ульянова (Ленина), выпуск 118, 1972.

90. Глухов В.В., Демиденко С.Н. Основные подходы к решению задачи устранения "смаза" изображения при покадровой съемке из космоса. М.: Ротапринт ИКИ АН СССР, 1986.

91. Гурман В.И., Константинов Г.Н. Оценка множеств достижимости управляемых систем // Всесоюзная конференция "Динамическое управление". Тезисы докладов.- Свердловск, 1979.

92. Деврой Л., Дьёрфи Л. Непараметрическое оценивание плотности.- М.: Мир, 1988.

93. Диагностирование и прогнозирование технического состояния авиационного оборудования / Под ред Синдеева И.М. М.: Транспорт, 1984.

94. Добролюбов А.И., Енин С.В. Контроль и диагностика дискретных схем управления . М.: Наука и техника, 1974.

95. Дружинин Г.В. Надежность устройств автоматики. М.: Энергия, 1964.

96. Дунаев Б.Б., Внгман Б.А. Обеспечение гарантируемого допуска и определение допустимых систематических ошибок измерения, К.: Издание общества "Знание"УССР, 1965.

97. Дунаев Б.Б., Кендель В.Г. Определение инструментальной достоверности контроля. Сб. "Теория точности и надежности кибернетических систем". К.: выпуск 1,1969.

98. Евдокименков В.Н., Володин В.Д., Карлов В.И., Красильщиков

99. М.Н. Анализ и синтез траекторией предпосадочного маневрирования BKJIA с использованием вероятностных показателей качества. Известия АН СССР. Техническая кибернетика, 1990, № 4.

100. Евдокименков В.Н., Володин В.Д., Красильщиков М.Н., Карлов

101. В.И. Использование методов статистического моделирования и оптимального планирования эксперимента для анализа точности управления траекторией BKJIA "Буран". М., сборник трудов НПО "Молния". Вып. XI.-1990

102. Евдокименков В.Н., Карлов В.И., Красильщиков М.Н. Оценка вероятностных показателей качества, близких к единице, на основе методов планирования эксперимента // Известия АН СССР. Техническая кибернетика. 1989.-№4.

103. Евдокименков В.Н., Карлов В.И., Красильщиков М.Н. Оценка вероятностных показателей качества, близких к единице, на основе методов планирования эксперимента. Известия АН СССР. Техническая кибернетика, 1989, №4.

104. Евдокименков В.Н., Красильщиков М.Н., Ратникова Н.И. Оценка текущего состояния воздушного судна и его систем на основе вероятностно-гарантирующего подхода // Известия РАН. Теория и системы управления, 2003, №6.

105. Евдокименков В.Н., Ратникова Н.А., Красильщиков М.Н.

106. Технология эксплуатации авиационной техники по состоянию: аппаратные средства и программно-математическое обеспечение. // Международная конференция «Авиация и космонавтика 2003» (3-6 ноября 2003 г., Москва). Тезисы доклада.

107. Евланов Л.Г. Контроль динамических систем. М.: Наука, 1972.

108. Зверев А.И., Кибзун А.И., Малышев В.В. Обобщенный минимаксный подход в задачах оценивания. // Изв. АН СССР. Сер. Техническая кибернетика. 1986., №4.

109. Казаков И.Е., Доступов Б.Г. Статистическая динамика нелинейных автоматических систем. М.: Физматгиз, 1962.

110. Калман Р.Е., Бьюси Р.С. Новые результаты в теории фильтрации и предсказания. Теоретические основы инженерных расчетов. Серия Д, №1. М.: Мир, 1961.

111. Каневский В.А., Рабинович В.И., Тимонен J1.C. О построении • оптимальной стратегии поиска неисправностей для одного класса систем.

112. Тбилиси: Симпозиум по кибернетике(тезисы, аннотации, рефераты), 1965.

113. Карибский В.В. Анализ систем для контроля работоспособности и диагностики неисправносей. Автоматика и телемеханика, 1965, т. 26, №2.

114. Карибский В.В., Пархоменко П.П., Сагомонян Е.С. Вопросы контроля работоспособности и поиска неисправности в конечных автоматах. М.: ДАН СССР, 1965, т. 161, №1.

115. Карибский В.В., Пархоменко П.П., Сагомонян Е. С. Техническая диагностика объектов контроля. М.: Энергия, 1967.

116. Кибзун А.И., Малышев В.В. Обобщенный минмаксный подход к решению задач оптимизации с вероятностными ограничениями // Изв. АН СССР. Сер. Техническая кибернетика. 1987, №3.

117. Киншт Н.В. О критериях оптимизации процесса поиска неисправностей. Известия СО АН СССР, серия техн. наук,1965, №10, вып. 3.

118. Кириченко Н.Ф., Наконечный А.Г. К минимаксным оценкам состояния линейных динамических систем //ДАН УССР. Сер. А.-1978.-№1.

119. Кириченко Н.Ф., Наконечный А.Г., Наводворский В.А. Минимаксные рекуррентные оценки параметров//ДАН УССР. Сер. А.-1978.-№11.

120. Коган Н.В. Построение тестов для контактных схем. К.: Изд-во КДНТП, материалы научных семинаров по теоретическим и прикладным вопросам кибернетики, №2.

121. Колмогоров А.Н. Интерполяция и экстраполяция стационарных случайных последовательностей. Известия АН СССР, математическая серия, 1941, №5.

122. Коньков В.Г., Матвеев П.С. Анализ линейных систем автоматического управления со случайными параметрами. Известия АН СССР, Техническая кибернетика, 1968, №1.

123. Красильщиков М.Н, Карлов В.И. Новые результаты в задаче об оптимальном сочетании процессов наблюдения и управления в линейной динамической системе // Тр. X Всесоюзного совещания по проблемам управления. М.: ИПУ АН СССР, 1986.

124. Красильщиков М.Н., Карлов В.И. // Новые методы высокоточного оценивания и управления. Тем. сборник научн. трудов / МАИ., 1986.

125. Красильщиков М.Н., Карлов В.И., Фомченко JI.E. Оптимизация помех в задаче наблюдения // Тр. Киевского института инженеров гражданской авиации, 1987.

126. Кринецкий Е.И. Системы самонаведения. М.: Машиностроение, 1970.

127. Кринецкий Е.И., Александровская JI.H. Летные испытания систем управления ЛА, М.: Машиностроение, 1975.

128. Ксепз С.П. Поиск неисправностей в радиоэлектронных системах методом функциональных проб. М.: Советское радио, 1965.

129. Кузнецов П.И., Пчелинцев Л.А., Гайденко B.C. Контроль и поиск неисправностей в сложных системах. М.: Советское радио, 1969.

130. Кузьмин И.В. Оценки эффективности и оптимизации систем контроля и управления. М.: Советское радио, 1971.

131. Кульбак С. Теория информации и статистика. М.: Наука, 1967.

132. Куржанский А.Б. Управление и наблюдение в условиях неопределенности,- М.: Наука, 1977.

133. Леман Э. Проверка статистических гипотез. М.: ИЛ, 1964.

134. Ли Р. Оптимальные оценки, определение характеристик и управление. М.: Наука, 1966.

135. Линковский Г.Б. Элементарное обоснование принципа Белмана для поиска неисправностей в системе блоков с разными вероятностями отказов и временами поиска. Известия вузов, Энергетика, 1961, №3.

136. Любатов Ю.В. Оптимизация одной схемы поиска неисправностей. -Труды института машиноведения АН СССР, выпуск 17, 1963.

137. Любатов Ю.П. Оптимальная процедура локализации неисправности в модуляризованной радиоэлектронной системе. Известия АН СССР, Техническая кибернетика, 1964, №4.

138. М.Н. Красильщиков, Н.А. Ратникова. Концепция развития информационных систем контроля воздушных судов на современном этапе // Полет №9, 2000. С. 9-13.

139. Малышев В.В, Кибзун А.И. Анализ и синтез высокоточного управления ЛА.- М.: Машиностроение, 1987

140. Малышев В.В. Методы оптимизации ЛА при действии случайных и неопределенных факторов,- М: МАИ, 1987.

141. Малышев В.В., Карп К.А. Численные методы вероятностного анализа. М.: МАИ, 1993.

142. Малышев В.В., Кибзун А.И. // Труды V Всесоюзного совещания по статистическим методам в процессах управления. М.: ИПУ СССР, 1981.

143. ЛИТЕРАТУРА К ГЛАВЕ 4 Приложение 4.1

144. Волк И.П., Кнышов А.Н., Ратникова Н.А. "Система формирования сигналов управления полетом летательного аппарата". Патент № 2015940 на изобретение. 1991. Бюллетень "Открытия. Изобретения". 1994г.

145. Ратиикова. Н.А., Сахаутдинов В.Н, Черкасский С.Г. и др.

146. Техническое задание на установку комплекса системы сбора бортовой информации РВС "Регата" на летающей лаборатории Ил-76ЛЛ №807. (Утверждено Генеральным директором НТИП "Регата" 14.03.1996г.). НТИП "Регата". 1996.

147. Ратникова Н.А. и др. Руководство по эксплуатации "Экипаж-Борт". Интегрированная система интегральной оценки эксплуатационно-функционального состояния систем КСЦПНО их диагностики и контроля. НТИП "Регата". 1992.

148. Акт метрологической оценки программного комплекса КАИ в части определения точностных характеристик инерциалыюй навигационной системы по данным измерений РСБН. (Утвержден начальником ЖЛИиДБ АО АНТК им. А.Н. Туполева 16.03.1994г.). НТИП "Регата" 1994.

149. Акт по результатам эксплуатации блока системы РВС "Регата" на самолете Су-27 № 3720 (Утвержден Начальником ЛИИ им. Громова 1996г.). ЛИИ им. М.М. Громова. 1996.

150. Акт по результатам эксплуатации блока системы РВС "Регата" на самолете Т-10ПУ № 603 (Утвержден Зам. Генерального конструктора АООТ "ОКБ Сухого" 25.12.1996г.). АООТ "ОКБ Сухого". 1996.

151. Протокол проверки готовности ПМО вторичной обработки информации КСПНО-204, зарегистрированной РВС "Регата". (Утвержден начальником ЖЛИиДБ АО АНТК им. А.Н. Туполева 26.02.1994г.). НТИП "Регата". 1994.

152. Технический акт предварительных результатов работ по созданию РВС "Регата" в обеспечение летных испытаний систем самолета Ту-204 (КСПНО-204). (Утвержден начальником ЛИиДБ АНТК Туполева 26.02.1994г.). НТИП "Регата". 1994.