Методология оценки безопасности полетов воздушных судов на этапах взлета и посадки с учетом эксплуатационных факторов и применения математического моделирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.14, доктор технических наук Тепнадзе, Серго Амбросович

• Тепнадзе, Серго Амбросович
• доктор технических наук
• 1998

Оглавление диссертации доктор технических наук Тепнадзе, Серго Амбросович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ И УСЛОВИЙ НА БЕЗОПАСНОСТЬ ПОЛЕТОВ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ НА ЭТАПАХ ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ

1.1. Вводные замечания и постановка задачи

1.2. Анализ авиационных происшествий при взлете воздушных судов

1.3. Анализ авиационных происшествий при посадке воздушных судов

1.4. Влияние отказов функциональных систем

1.5. Влияние внешней среды

1.6. Анализ действий экипажа на обстоятельства и причины авиационных происшествий

Выводы по главе 1

2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ НА ЭТАПАХ ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ

2.1. Вводные замечания

2.2. Методология построения системы управления факторами безопасности полетов воздушных судов на основе системы обработки и анализа полетной информации

2.2.1. Объекты базисных множеств СО и АПИ

2.2.2. Отношения между объектами системы управления безопасности полетов воздушных судов

2.2.3. Структура системы управления надежности полетов воздушных судов

2.3. Принципы построения и реализации системы обработки и

анализа полетной информации

2.3.1. Анализ существующих систем и основные требования к ним на базе ЭВМ третьего поколения

2.3.2. Требования к структуре информационной базы СО и АПИ и принципы его формирования

2.3.2.1. Источники и состав информации, способы ее передачи

2.3.2.2. Организация внутримашинной информационной базы

2.3.3. Принципы построения и реализации математического обеспечения СО и АПИ

2.3.3.1. Технология обработки данных, состав и структура

математического обеспечения

2.3.3.2. Подсистема управления решением задач обработки полетной информации

2.3.3.3. Подсистема формирования и ведения информационной базы

2.3.3.4. Подсистема отображения полетной информации

2.3.3.5. Подсистема формирования и вывода выходных документов

2.4. Принципы формирования функционально-организационной структуры

2.5. Расчетные методы исследования безопасности полетов воздушных судов на этапах взлета и посадки

Выводы по главе 2

3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУШНОГО СУДНА НА ЭТАПАХ ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ

3.1. Вводные замечания

3.2. Анализ математических моделей динамики полета самолета

3.3. Математическая модель воздушного судна

3.3.1. Особенности математической модели воздушного судна

3.3.2. Особенности математического моделирования движения воздушного судна по взлетно-посадочной полосе

3.3.3. Описание и структурная схема системы математического моделирования динамики полета воздушного судна

3.4. Выбор оптимального метода численного интегрирования системы дифференциальных уравнений динамики полета воздушного судна

3.5. Метод идентификации модели пилота

3.5.1. Математическое описание задачи

3.5.2. Метод и алгоритм решения задачи

3.5.3. Описание программы

3.5.4. Настройка программы

3.5.5. Описание контрольного примера

Выводы по главе 3

4. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИ МАТЕМАТИЧЕСКОМ МОДЕЛИРОВАНИИ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ НА ЭТАПАХ ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ

4.1. Постановка задачи

4.2. Основные положения выбора событий при моделировании полетной ситуации воздушных судов

4.3. Метод оптимального планирования численного эксперимента при математическом моделировании взлета и посадки воздушных

судов

4.3.1. Математическая теория планирования эксперимента

4.3.2. Вычисление коэффициентов поверхности отклика

4.3.3. Определение оптимального объема выборки

4.4. Методы проверки адекватности математической модели

4.4.1. Обобщенная проверка непротиворечивости математической

модели экспериментальным данным

4.4.2. Оценка достоверности и точности математического моделирования по критериям устойчивости и управляемости

4.5. Метод оценки влияния основных факторов сложных метеоусловий

на БП ВС при взлете и посадке

4.6. Применение методов теории катастроф к моделированию движения ВС на этапах взлета и посадки

4.6.1. Качественно одинаковые условия полета и структурная устойчивость

4.6.2. Исследование зависимостей между различными параметрами полета методами теории катастроф

4.6.3. Общая схема зависимости траектории движения самолета от управления и начальных условий

4.7. Методика расчета газодинамических параметров обтекания ВС при наличии электрических и молниевых разрядов

4.7.1. Постановка задачи

4.7.2. Система дифференциальных уравнений для расчета электрогазодинамического обтекания заряженного проводящего тела

4.7.3. Алгоритм решения системы дифференциальных уравнений

Выводы по главе 4

5. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ РАСЧЕТНЫХ СЛУЧАЕВ ДЛЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОСЛЕДСТВИЙ ОТКАЗОВ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ И ВЛИЯНИЯ ВНЕШНИХ МЕТЕОУСЛОВИЙ НА ВЗЛЕТ И

ПОСАДКУ САМОЛЕТА

5.1. Постановка задачи

5.2. Разработка перечня расчетных случаев полета самолета Ту-154 M

5.2.1. Нормальные ситуации, предусмотренные РЛЭ

5.2.2. Особые ситуации, предусмотренные РЛЭ

5.2.3. Особые ситуации, не предусмотренные РЛЭ

5.3. Порядок оценки степени опасных особых ситуации самолета Ил-86

Выводы по главе 5

6. РЕШЕНИЕ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ ОСОБЫХ СЛУЧАЕВ ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ, ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

6.1. Вводные замечания и постановка задачи

6.2. Моделирование особых случаев взлета транспортных самолетов в условиях опасных внешних воздействий

6.2.1. Исследование возможности взлета самолета Ту-154 M при пониженных коэффициентах сцепления и отказах двигателя и в системе управления

6.2.2. Математическое моделирование взлета самолета Ил-86 при отказе двигателя на разбеге по ВПП с пониженным коэффициентом сцепления и боковым ветром

6.2.2.1. Исследование возможности безопасного продолженного взлета самолета Ил-86

6.2.2.2. Исследование возможности безопасного прерывания взлета самолета Ил-86

6.2.2.2.1. Исследование влияния скорости отказа наветренного

двигателя при прерывании взлета на разбеге с сильным боковым ветром по ВПП и пониженным коэффициентом

сцепления

6.2.2.2.2. Исследование влияния скорости бокового ветра при

прерывании взлета на скользкой ВПП

6.2.2.2.3. Исследование отказа управления носовым колесом при прерывании взлета

6.2.2.2.4. Исследование влияния уменьшения вдвое скорости поворота носового колеса при прерванном взлете

6.2.2.3. Исследование возможности снижения скорости принятия решения при взлете самолета Ил-86 со скользкой ВПП

6.3. Моделирование особых случаев посадки самолета Ту-154 М

6.3.1. Моделирование особых случаев посадки самолета Ту-154 М

6.3.2. Моделирование особых случаев посадки самолета Ил-86

6.4. Особенности движения транспортных самолетов в условиях ливневых осадков и сдвига ветра

6.4.1. Исследование возможности захода на посадку и посадки

самолета Ту-154 М

6.4.2. Исследование возможности захода на посадку и посадки

самолета Ил-86

6.5. Исследование совокупности особых условий взлета и посадки транспортных самолетов с целью выявления критических

ситуаций

6.5.1. Диаграмма предельных значений основных факторов метеоусловий

транспортных самолетов

6.5.2. Анализ критических ситуаций полета воздушных судов с помощью методов теории катастроф

6.5.3. Анализ критических ситуаций полета воздушных судов при наличии электрических и молниевых разрядов на их поверхностях

6.6. Рекомендации и предложения в руководящую документацию по

летной эксплуатации воздушных судов

Выводы по главе 6

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Программа идентификации математической модели пилота. Пример расчета идентификации параметров модели пилота. Оценка влияния коэффициентов усиления модели пилота (к¥; ку; \|/1Н.;\|/3.н.; 23.н.; к2) на управление взлетом самолета Ил-86

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Результаты вычислительных экспериментов. Изменение основных параметров при прерванном взлете и нормальной посадке самолета Ил-86. Влияние сдвига ветра на посадку самолета Ту-154 М

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методология оценки безопасности полетов воздушных судов на этапах взлета и посадки с учетом эксплуатационных факторов и применения математического моделирования»

ВВЕДЕНИЕ

Основной проблемой, неизменно стоящей на повестке дня в процессе создания и эксплуатации авиационной техники (АТ), является проблема постоянного повышения эффективности лётной эксплуатации и обеспечения безопасности полётов (БП) воздушных судов (ВС) на различных режимах полёта [34-37,54-56, 60-64].

Высокая эффективность ВС и безопасность их полёта неразрывно связаны друг с другом и непосредственно зависят от качеств самого ВС и человека-оператора, управляющего им. Если говорить о таком типе ВС как самолёт, то его качество характеризуется тремя основными свойствами: устойчивостью, управляемостью, маневренностью, а также существенно зависит от надёжной и безотказной работы конструкции и оборудования самолёта. В свою очередь, качества пилота определяются его теоретической подготовкой, пониманием динамики движения самолёта в различных ситуациях и знанием соответствующих инструкций по лётной эксплуатации того самолёта, на котором производится полёт [15-18,58-59].

Поскольку вопросы устойчивости, управляемости и безопасности полётов для транспортного самолёта являются важнейшими и тесно связанными между собой (для транспортного самолёта манёвренность не играет существенную роль), то методы как теоретических, так и экспериментальных исследований обеспечения хороших показателей этих качеств самолёта относятся к числу достаточно сложных проблем.

В отношении связи характеристик устойчивости и управляемости транспортного самолёта с безопасностью его полёта следует различать две стороны вопроса. Во-первых, улучшение характеристик устойчивости и управляемости самолёта обуславливает меньшую утомляемость пилота в полёте и, следовательно, снижает вероятность встречи с опасными ошибками пилотирования. А во-вторых, безопасность полёта в гораздо большей степени зависит от нарушений устойчивости управляемости самолёта прежде всего в

особых случаях полёта, например, при попадании в сложные метеоусловия, при отказах функциональных систем самолёта, при сваливании, при недостатках эффективности рулевых поверхностей и т.д. [23,25-27].

Все трудности в изучении и понимании этих проблем вытекают, с одной стороны, из большого числа параметров и эксплуатационных ограничений, влияющих на режим полёта. Конструкция современного самолёта и его автоматические устройства заметно усложнились и всё большее применение находят в настоящее время гибкие конструкции, которые подвержены значительным деформациям в полёте. Полёты самолётов совершаются днём и ночью, в самых различных природно-климатических условиях. Это всё приводит к дополнительным трудностям в эксплуатации самолётов, к снижению их лётно-технических характеристик (ЛТХ) и уровня БП [7,10-14].

С другой стороны, большое число летных и эксплуатационных ограничений, указанные пилоту в инструкции конкретного типа самолёта, определяют предельные режимы полёта, пилотирование на которых требует от пилота повышенного внимания. Поэтому в некоторых особых случаях полёта из-за ошибок в технике пилотирования возможно попадание самолёта на критические режимы полёта [8,9,22,57].

Наиболее сложными и ответственными с точки зрения обеспечения БП являются режимы взлёта, захода на посадку и посадки транспортных самолётов, специфика которых обусловлена [2,5,24,44,66,67]:

- значительной нестационарностью рассматриваемых режимов с большими изменениями параметров полёта (высоты, скорости полёта и т.п.);

- существенно нелинейным характером аэродинамических характеристик самолёта на больших взлётно-посадочных углах атаки;

- явным проявлением перекрёстных связей продольного и бокового движений самолёта;

- значительным и нестационарным влиянием близости Земли как на аэродинамические характеристики, так и непосредственно на методы пилотирования самолёта;

- наличием принципиально особых этапов движения (в отличие от всех обычных полётных) - отрыва и касания, а также участков движения самолёта по полосе;

- большим повышением психофизической нагрузки на экипаж в связи с резким возрастанием объёма и сложности задач, которые необходимо решить в течение коротких периодов времени;

- необходимостью применения особых, отличных от используемых в течение всего остального полёта, методов пилотирования самолёта, требующих большой точности и чёткости действий экипажа между собой и соответствующими наземными службами;

- значительной и весьма сложной зависимостью характеристик полёта от условий эксплуатации (внешних - атмосферных условий, особенностей работы аэродромных служб и т.д., внутренних - условий работы функциональных систем самолёта и т.п.);

- существенным эксплуатационным разбросом параметров рассматриваемых режимов полёта.

Всё это делает задачу исследования вопросов БП движения ВС на режимах взлёта и посадки в нормальных и особых условиях полёта на сегодняшний день весьма актуальной.

БП всегда была для авиации одной из основных проблем. С увеличением интенсивности и массовости эксплуатации самолётов в настоящее время стали вероятными события, прежде считавшиеся невероятными: столкновение самолётов в воздухе, остановка в полёте всех двигателей, полная потеря работоспособности двух пилотов в одном полёте и др. [1,68-70].

Увеличение пассажировместимости новых воздушных судов до 300-350 человек поставило каждую катастрофу самолёта в разряд национального бедствия. Поэтому для современного воздушного транспорта одним из

важнейших вопросов является вопрос обеспечения высокого уровня БП, который включает в себя два подхода.

Первый метод включает в себя так называемые нормирующие действия, которые должны предприниматься повсеместно для достижения желаемого уровня БП при конструировании, производстве, эксплуатации и техническом обслуживании ВС, включая сюда управление воздушным движением и аэродромное обслуживание. Этот метод предполагает высокий уровень стандартизации в авиационной транспортной системе (АТС) [88-91,9698].

Второй метод включает в себя предупредительные меры, которые необходимо принять для поддержания желаемого уровня БП: расследование авиационных происшествий и предпосылок к ним - АП (ПАП), составление отчётов (обзоров), разработка на основании теоретических исследований и лётных испытаний (ЛИ) рекомендаций по БП и т.п.

Исследования предотвращения АП и предпосылок к ним ведут в двух аспектах. Один из них относится к расследованию АП и значительных ПАП с целью установления фактов и формирования рекомендаций на основе этих факторов, а другой - использованию материалов расследования и некоторой другой информации для определения таких действий, которые необходимо предпринять с тем, чтобы исключить возможность подобных происшествий в будущем [65,70,75,76].

БП ВС оценивают понятием отсутствия вероятности возникновения в полете катастрофической ситуации [72]. Причем, под уровнем БП для ВС данного типа надо понимать количество катастрофических ситуаций, приходящихся на один час полёта или на один полёт, в среднем по всему действующему парку летательных аппаратов (ЛА) аналогичной конструкции. Вероятно, при возникновении некоторых предпосылок в полете возможно возникновение ситуаций, влекущих за собой снижение уровня БП.

Вероятность возникновения особых ситуаций у легких транспортных ВС выше на один-два порядка, чем у тяжёлых, но степень опасности последствий

возникновения особых ситуаций ниже. У тяжёлых транспортных ВС, наоборот, вероятность возникновения особых ситуаций ниже, чем у лёгких ВС, но степень опасности указанных последствий выше.

Вероятность появления особых ситуаций зависит от целого ряда постоянных и случайных факторов, и в первую очередь от типа ВС и техники его пилотирования, от состояния взлётно-посадочной полосы (ВПП) и атмосферных возмущений, отказов двигателя и различных систем и др. [92-94].

Одна из основных задач настоящей работы состоит в том, чтобы определить и оценить степень влияния указанных факторов и условий на взлетно-посадочные характеристики (ВПХ) ВС и тем самым на их БП.

Основы методов расчёта ВПХ самолетов были заложены ещё в классических трудах Н.Е.Жуковского [3,4] и В.С.Ветчинкина [6]. К числу первых капитальных исследований, позволивших глубоко понять и проанализировать физическую картину явлений, происходящих на взлёте и посадке самолета, дать научную основу современных методов расчёта динамических характеристик и широкие практические рекомендации по оптимальным приёмам пилотирования самолёта на этих режимах, необходимо отнести методы и разработки В.С.Пышнова, изложенные в его основополагающих теоретических работах по динамике полёта [12]. Большую роль в развитии аналитических и экспериментальных методов изучения ВПХ сыграли труды Б.Т.Горошенко [13], И.В.Остославского [10] и М.А.Тайца [11]. Значительный вклад в дальнейшее развитие методов исследования динамических характеристик самолётов и, в частности, их ВПХ, внесён работами Г.С.Бюшгенса и его учеников [10-11].

Современные теоретические методы исследования особых случаев полёта ВС на этапах взлёта и посадки весьма сложны и трудны, а экспериментальные лётные к тому же ещё опасны. Это связано с тем, что проблема создания адекватных математических моделей движения самолёта в особых случаях полёта по-прежнему остаётся одной из основных, не решённых пока проблем динамики полета. Отсутствие на сегодняшний день надёжных систем

математического моделирования движения ВС затрудняет интерпретацию результатов экспериментальных и численных исследований. В этих условиях трудно выделить среди множества факторов определяющие, а среди большого объёма противоречивых данных достоверные.

Сейчас в литературе уже накоплено достаточно много материалов и расчётов по различным частным вопросам движения ВС в нормальных условиях полёта [18-19], но совсем недостаточно материалов по поведению и пилотированию ВС в особых нештатных случаях полёта, в частности, связанных с влиянием деформации конструкции и срыва потока на аэродинамику ВС.

В настоящей работе делается попытка решения проблемы связи ВС, окружающей среды, пилота и безопасности полёта на режимах взлета и посадки. При этом ВС представляется основными весовыми, геометрическими, аэродинамическими и летно-техническими характеристиками, пилот-характеристиками его пилотирования в нормальных и особых случаях полёта при наличии атмосферных воздействий, включая сюда и ошибки пилотирования. Безопасность полёта определяется сочетанием указанных свойств самолёта и пилота в различных условиях полёта [73,74].

В качестве основного рабочего инструмента для проведения исследований используется система эффективных математических моделей (ММ) движения ВС, выверенных с лётным экспериментом. Это связано с тем, что успешная разработка ММ позволяет значительно расширить фронт работ для получения большого уровня информации при полётах ВС в сложных условиях и повысить их качество за счёт более эффективного использования электронно-вычислительных машин (ЭВМ) и современных математических методов при значительном сокращения объёма ЛИ, финансовых и людских фондов [38,100,108].

Успешное создание ММ невозможно без хорошо организованного системного анализа методов, развиваемых в базовых науках (аэродинамике, динамике полёта, теоретической механике, теории упругости и автоматике), т.е.

в общем случае при разработке ММ все задачи базовых наук необходимо решать совместно, последовательно по времени, определяя нагрузки, перемещение самолёта, его деформации и отклонения рулей. Однако, такой общий подход к проблеме создания ММ делает её довольно сложной и трудно обозримой: поставленная задача имеет большую размерность по количеству параметров ВС, режимов его полёта и исходных данных. Тем не мение, решение именно такой большой и сложной задачи позволяет иметь достаточную гарантию её определённой достоверности, которая может быть проверена и уточнена лишь по результатам ЛИ [39-41,43].

В истории построения ММ можно чётко выделить три этапа их создания, которые последовательно связаны с разработкой ММ жёсткого, аэроупругого и аэроавтоупругого самолёта [45-47].

Первый этап создания ММ (жёсткая модель), начало которой положено ещё в 30-х годах, заключается в объединении аэродинамики, динамики полёта, теоретической механики и теории систем управления, где все трудности замыкания общих уравнений движения самолета преодолеваются путём задания законов управления и дополнительных соотношений, полученных из эксперимента [101,102,105]. Наибольший успех здесь достигнут в последнее десятилетие в связи с вводом новых быстродействующих ЭВМ. В настоящее время во многих организациях гражданской авиации и авиационной промышленности разработаны с теми или иными допущениями более полные ММ жёсткого самолёта [102,108], которые позволяют уже сегодня проводить внедрение комплексного цикла исследований на ЭВМ в практику ЛИ.

К числу основных трудностей и особенностей при создании ММ жёстокого самолёта на этапах взлёта и посадки можно отнести следующие:

1. При подборе коэффициентов в замыкающих уравнениях органов управления самолёта для избежания их колебания на переходных процессах необходим дополнительный объём численных расчётов. Это вызывает определённые осложнения при переводе ММ с одного типа самолёта на другой.

2. Если ММ описывает движение самолёта по ВПП, то основные погрешности численных расчётов на ЭВМ возникают из-за недостаточно точного математического описания модели шасси.

3. Заметно понижается точность расчётов по ММ на нелинейных участках изменения аэродинамических характеристик, связанных со срывом потока.

В вышеуказанных работах [103,104,106,107], посвящённых разработкам ММ жёсткого самолёта, нет надёжных математических методов расчёта системы управления и шасси самолёта для создания адекватной математической модели.

Второй этап построения ММ самолёта связан с учётом упругой деформации его конструкций от воздействия аэродинамических нагрузок (аэроупругая ММ). Эта ММ намного сложнее жёсткой модели, так как здесь основные кинематические параметры движения самолёта, являющиеся функциями времени, непосредственно связаны с деформациями поверхности самолёта и отклонением его органов управления, т.е. основная задача аэроупругости заключается в объединении основных явлений, описываемых в аэродинамике, динамике полёта и теории упругости [38,100].

Теоретические и экспериментальные методы исследования аэроупругой модели самолёта весьма сложны, поскольку они требуют для успешного решения проблемы вполне согласованного взаимодействия различных специалистов и выдачи ими исходных данных в строго определённо заданном виде. Более того, задача значительно усложняется, когда делаются попытки учесть влияния нестационарности обтекания в уравнениях аэроупругости самолёта. Если раньше [5] замыкание общих уравнений аэроупругости велось, как правило, без учёта влияния предыстории обтекания частей самолёта (гипотезы стационарности и квазистационарности) или с приближённым учётом его предыстории (гипотеза гармоничности), то в настоящее время разработан более общий метод расчёта аэроупругости самолёта с учётом нестационарностей его обтекания [6]. Этим предложенным методом с учётом

нестанционарной линейной аэродинамики самолёта удаётся получить уравнения аэроупругости самолёта, которые представляют собой совокупность систем линейных интегро-дифференциальных уравнений для кинематических параметров как функций времени, связывающих движение самолёта, деформации его поверхности и отклонения органов управления [38]. Несмотря на имеющиеся математические трудности и сложности реализации на ЭВМ, аэроупругие модели в последнее время получают всё большее развитие, поскольку они значительно ближе к реальному полёту самолёта [108].

Третий этап разработки ММ полёта самолёта связан с переходом к аэроавтоупругости (аэроавтоупругая ММ), когда уравнения аэроупругости дополняются моделями рулевого привода и датчиков. В общем случае эти ММ представляют собой довольно сложные нелинейные уравнения, использование которых имеет смысл лишь тогда, когда необходимо исследовать сам привод или датчик [100].

В последние годы увеличился выпуск монографий по разработкам аэроавтоупругих моделей, связанных с исследованием полной системы аэроупругости применительно к тому или иному рулевому приводу или датчику [38]. В связи с этим необходимо отметить, что при изучении только движения самолёта, его устойчивости и управляемости в нормальных и особых случаях полёта, приводимых в данной работе, вряд ли целесообразно использовать громоздкие аэроавтоупругие модели, в этом случае лучше воспользоваться упрощёнными моделями рулевого привода и датчиков [104].

Вышесказанное обуславливает необходимость разработки более простых методов, позволяющих с помощью математического моделирования учитывать влияние многих факторов и условий на взлёт и посадку ВС и пригодных для широкого использования при исследованиях вопросов обеспечения БП.

К настоящему времени уже опубликовано достаточно много материалов, посвященных решению частных задач движения ВС в нормальных условиях взлёта и посадки [103,106], но совсем мало материалов, касающихся особых случаев взлёта и посадки, в частности, вопросов инженерного обеспечения БП,

связанных с отказом силовых установок и систем, влиянием внешней среды и ошибочными действиями экипажа [108]. Отсутствие на сегодняшний день надёжных результатов по данным вопросам во многом объясняется недостаточным использованием при математическом моделировании движения ВС современных теоретических методов анализа и синтеза особых условий полёта и статистических методов планирования численных экспериментов, что значительно затрудняет интерпретацию результатов проведённых исследований.

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

Подводя итоги анализа существующих методов исследования повышения эффективности лётной эксплуатации (ЛЭ) и уровня БП ВС в особых случаях взлёта и посадки, можно заключить, что они не позволяют в полной мере реализовать все преимущества математического моделирования движения самолёта и требуют их совершенствования, что и нашло отражение в рассматриваемой диссертационной работе. Таким образом, в предлагаемой работе решается имеющая важное в гражданской авиации (ГА) значение проблема повышения эффективности ЛЭ и уровня БП ВС в нормальных и особых случаях взлёта и посадки за счёт использования скрытых резервов математического моделирования движения ВС, создания новых и совершенствования современных теоретических и комплексных методов исследования.

Решение указанной проблемы позволяет существенно расширить и углубить уровень изучения динамических свойств ВС в сложных условиях взлёта и посадки при сохранении или уменьшении объёма ЛИ, а также прогнозировать до проведения ЛИ рекомендации по обеспечению безопасности и регулярности полётов, расширению летных ограничений и по соответствию нормам лётной годности (НЛГС) проектируемых гражданских транспортных самолётов.

Диссертационная работа базируется на материалах теоретических исследований, выполненных автором в период 1985-1998 г.г. в тесном содружестве с Московским государственным техническим университетом гражданской авиации (МГТУГА), ГосНИИГА, ФАС РФ, АК им. С.В.Ильюшина, АК им. А.Н.Туполева, ЛШО ЦУМВС и лётными отрядами ГА.

Объект исследования. Объектом исследования являются среднемагистральные самолёты Ту-154М и Ил-86.

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

Цель работы и задачи исследования. Цель работы - разработка усовершенствованных теоретических и комплексных методов для исследования полёта ВС в особых случаях взлёта и посадки и повышение информативности полётной информации путём более эффективного использования ЭВМ для сокращения натурных ЛИ, финансовых и людских ресурсов.

Главными задачами работы являлись:

- выявление главных эксплуатационных факторов и условий, влияющих на эффективность ЛЭ и БП ВС на взлёте и посадке;

- анализ и применение целевой обобщённой системы математического моделирования движения ВС на этапах взлёта и посадки;

- разработка и реализация в системе математического моделирования усовершенствованных методов и алгоритмов для оценки эффективности ЛЭ и уровня БП ВС;

- обоснование и разработка комбинированных методов оценки адекватности математического моделирования характерных этапов взлёта и посадки ВС;

- использование разработанной системы математического моделирования при анализе особых случаев полёта ВС на этапах взлёта и посадки;

- разработка общих рекомендаций и предложений по повышению безопасной ЛЭ ВС в характерных особых случаях взлёта и посадки.

Идея диссертационной работы состоит в том, чтобы при разработке рекомендаций по обеснечению БП ВС в особых случаях взлёта и посадки центр тяжести исследований переместить в область математических методов, как наиболее дешёвых и доступных, а дорогостоящий летный эксперимент использовать лишь для корекции расчётных результатов, контроля достоверности и точности.

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

Научная новизна работы состоит в том, что

- обоснован и разработан метод оценки влияния основных факторов сложных метеоусловий на БП путём использования при математическом моделировании взлёта и посадки предельных значений внешних воздействий на ВС;

- применены математические методы теории катастроф и пограничных слоёв к анализу особых случаев взлёта и посадки ВС;

- обоснованы комплексные методы оценки адекватности математического моделирования динамики полёта ВС на характерных этапах взлёта и посадки;

- даны общие рекомендации и предложения по ЛЭ ВС на этапах взлёта и посадки в сложных метеоусловиях.

Достоверность результатов решения поставленных задач подтверждается:

1. Непосредственным сопоставлением численных расчётов с лётными экспериментами, проведёнными в ГосНИИ ГА.

2. Непротиворечивостью полученных на модели с блоком пилота численных расчётов экспериментальным даным по критериям типа Пирсона, Аббе и др.

3. Оценка собственных свойств ММ самолета в переходных процессах при фиксированых "дачах" рулей.

Положения, выносимые на защиту :

- теоретическое обоснование и рекомендации по применению усовершенствованных методов математического моделирования движение ВС на этапах взлета и посадки для оценки эффективности ЛЭ и уровня БП ВС;

- априорная оценка и результаты расчетов допустимых и предельных значений основных параметров метеоусловий при взлете и посадке ВС;

- применение математических методов теории катастроф, пограничных слоев и модификации планирования численного эксперимента к анализу особых случаев взлета и посадки ВС;

- обоснование применения метода целевой идентификации модели пилота;

- обоснование использования упрощенной общей модели состояния ВПП для оценки поведения самолета при посадке и взлете ;

- выбор принципов учета случайных воздействий на ВС и классификация отказов авиационной техники (АТ) при моделировании движения транспортных самолетов на этапах взлета и посадки в сложных условиях;

- комплексные методы проверки достоверности и точности результатов математического моделирования;

- примеры исследований движения ВС в особых случаях взлета и посадки с помощью предложенных принципов математического моделирования.

Практическая ценность работы состоит в том, что разработанные теоретические принципы математического моделирования движения ВС позволяют :

1. Более полно исследовать особенности ЛЭ ВС как в нормальных, так и

в особых случаях взлета и посадки.

2. Обеспечивать экономию ресурсов за счет сокращения объема ЛИ.

3. Проводить анализ особых условий эксплуатации ВС на взлете и посадке за рамками ограничений с целью оценки предельных эксплуатационных возможностей самолета.

4. Решать задачи оптимизации режимов полета ВС для уточнения существующих РЛЭ перспективных ВС с учетом идентификации по результатам ЛИ.

5. Использовать результаты математического моделирования при разработке и совершенствовании НЛГС.

6. Проводить расследование авиационных проишествий (АП) и предпосылок к ним (ПАП) с помощью решения обратных задач динамики полета ВС и на этой основе обосновывать рекомендации по их профилактике.

7. Разрабатывать рекомендации по обучению и тренировке экипажей ВС при выполнении взлета и посадки в сложных условиях.

Реализация и внедрение результатов работы. Основные научные результаты, полученные в диссертационной работе, использованы и внедрены в ФАС РФ, ГОСНИИГА и летных подразделениях ГА в виде: рекомендаций по взлёту и посадке ВС при различном состоянии ВПП и бокового ветра сдвига ветра отказа двигателей и систем в условиях опасных внешних воздействий; при сертификации главных изменений условий эксплуатации и испытаний ВС.

Основные результаты диссертационной работы были использованы в лётных подразделениях ГА при обучении экипажей, а также в учебных пособиях по дисциплинам аэродинамики и динамики полёта и в курсах лекций по указанным дисциплинам в МГТУ ГА, ВВИА им. Н. Е. Жуковского и АИ ГТУ.

Апробация работы. Результаты выполненных исследований докладывались и получили одобрение на лётно-методических советах

управлений и лётных отрядов ГА (1987-1998г.г.), а также обсуждались на межотраслевых и отраслевых научно-технических конференциях в МГТУГА, АГА, ВВИА им.Н. Е. Жуковского и ГТУ в период 1985-1998г.г.

Публикация. По материалам диссертационной работы опубликованно 20 печатных работ, полученные результаты в период 1985 - 1998 годов отражены в 2 - х отчетах по научно - исследовательской работе.

Структура и объем диссертационной работы. Работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка используемых источников и трех приложений. Основная часть работы изложена на страницах

машинописного текста, всего работа содержит 61 рисунок, 23 таблицы и 120 библиографических названий (из них 12 - на иностранных языках), общий объем работы содержит 438 страниц.

В первой главе работы рассмотрен вопрос состояния проблемы повышения эффективности ЛЭ и уровня БП ВС в нормальных и особых случаях полета и проведен анализ влияния различных факторов и характерных отказов АТ с целью их возможного учета при разработке методов исследования. На основании представленной статистики АП и предпосылок к ним на этапах взлета и посадки обосновывается важность и необходимость исследования инженерного обеспечения БП, в котором существенные и определяющие роли отводятся состоянию ВС, воздействиям внешней среды и профессиональному уровню экипажа. Рекомендуется всесторонне проводить теоретические и практические мероприятия с целью инженерного обеспечения БП ВС. В конце главы сформулированны основные выводы и задачи исследований, вытекающие из поставленной цели и проведенного анализа проблемы.

Вторая глава посвящена анализу методов исследования БП ВС на этапах взлёта и посадки. Предложена методология построения управление факторами БП ВС на основе системы обработки и анализа полётной информации и рассмотрена структура системы управления надёжности полётов ВС. Исследованы принципы построения и реализации системы

обработки и анализа полетной информации и сформулированы основные требования к структуре информационной базы указанной системы.

В заключение рассмотрении расчетные методы исследования БП ВС на этапах взлета и посадки и показано, что ни один из рассмотренных методов исследования не может полностью охватить весь круг проблем по обеспечению БП ВС. И только разумное сочетание и взаимное дополнение этих методов позволяют решить задачу повышения БП транспортных самолетов в нормальных и особых случаях полета.

В третьей главе работы рассмотрена система математического моделирования движения ВС на этапах взлета и посадки, позволяющая решать более широкий круг инженерных задач при исследованиях эффективности ЛЭ и БП транспортных самолетов с достаточной степенью точности и достоверности. Для решения принятой системы предложен устойчивый метод предсказания коррекции, имеющий второй порядок аппроксимации и точности.

Приведены параметрические методы описания работы шасси и состояния ВПП, позволяющие в комплексном_цикле (в сочетании с ЛИ ) моделировать движение ВС по полосе с различными коэффициентами сцепления. Использована возможность определения боковых и продольных сил колес шасси на влажной и скользкой ВПП в зависимости от величины коэффициента сцепления при заданном коэффициенте сцепления на сухой полосе.

Предложен метод расчетов параметров модели пилота, основанный на минимизации функционала, характеризующего невязку между управляющим воздействием руля самолета, записанном в летном эксперименте, и таким же воздействием, вырабатываемым моделью пилота, при одних и тех же условиях движения ВС. При разработке алгоритма идентификации модели пилота как наиболее подходящий выбран градиентный метод идентификации, который по сравнению с другими методами пригоден как для линейных, так и не линейных моделей пилота.

Четвертая глава работы содержит ряд разработок и исследований по использованию в системе математического моделирования современных методов для оценки эффективности ЛЭ и уровня БП на этапах взлета и посадки. Сформулированы основные принципы выбора случайных, возмущающих воздействий с целью проведения классификации отказов АТ при моделировании движения ВС на взлете и посадке в сложных метеоусловиях. Применены методы теории катастроф, пограничных слоев и оптимального планирования численного эксперимента применительно к анализу движения ВС в особых случаях взлета и посадки, позволяющие значительно повысить информативность научных исследований. Проведены теоретические исследования по проверке адекватности системы математического моделирования движения ВС на взлете и посадке. Показано, что предложенные в работе теоретические методы могут успешно применяться для оценок непротиворечивости разработанных ММ движения ВС экспериментальным данным, а сама система математического моделирования движения ВС для предупреждения и расследования АП и ПАП.

Пятая глава работы посвящена выбору и обоснованию расчетных случаев для определения последствий отказов функциональных систем и влияния внешних метеоусловий на взлет и посадку ВС. Проведен анализ опыта летной эксплуатации среднемагистральных самолетов Ту - 154 М и Ил-86 с целью выбора расчетных случаев взлета и посадки по степени возникновения особых ситуаций. Предложенные перечни расчетных случаев взлета и посадки самолетов Ту - 154 М и Ил - 86 явились основой для проведения целенаправленных исследований с помощью системы математического моделирования по расширению эксплуатационных ограничений и повышению уровня БП ВС.

В шестой главе работы выполнен численный эксперимент по решению прикладных прямых и обратных задач динамики полета с помощью разработанной системы математического моделирования движения ВС на взлете и посадке в сложных метеоусловиях и при отказе АТ. Результаты

численного моделирования особых случаев взлета и посадки ВС способствуют выявлению возможности расширения области эксплуатации транспортных самолетов в указанных условиях полета. Сформулированы выводы и рекомендации по повышению эффективности ЛЭ и уровня БП ВС, полученные на основании анализа математического моделирования движения ВС на этапах взлета и посадки в сложных метеоусловиях и при отказах АТ.

В приложениях приводятся тексты подпрограмм ММ, контрольные примеры расчетов, некоторые дополнительные результаты исследований и документы, подтверждающие внедрение результатов работы.

1. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ И УСЛОВИЙ НА БЕЗОПАСНОСТЬ ПОЛЕТОВ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ НА ЭТАПАХ ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ

1Л.Вводные замечания и постановка задачи

Система обеспечения БП включает множество различных видов деятельности, методов и форм профессионального отбора и профессиональной подготовки авиационного персонала, организационных мероприятий, регламентирующих, нормирующих и информативных документов, объединенных единой целью - повышением уровня БП.

Системный подход к проблеме БП обеспечивает комплектность и широту охвата, рассмотрения и прослеживания большого числа условий, связей и факторов, влияющих на возникновение, ход и исход особых ситуаций полета [55,56].

Система обеспечения БП - это не простое объединение элементов, влияющих на функционирование авиационной транспортной системы (АТС), а это системный охват, системное представление и системная организация исследований. Системное представление достигается построением единой модели изучаемых явлений и объектов функционирования АТС.

Системная организация означает непрерывное планирование и управление разработкой проблемы БП с применением современных методов исследования. Системный подход не требует обязательного рассмотрения всех элементов системы на одинаковом уровне. В зависимости от решаемой задачи глубокое исследование выполняется по конкретному направлению, но с учетом функционирования всей системы и выбором показателей эффективности, характеризующих безотказность конечного звена АТС - системы "экипаж -воздушное судно". Система обеспечения БП входит в АТС в качестве ее подсистемы [54].

Проблема БП не имеет конечного решения. По мере развития авиационной техники это проблема обновляется и усложняется. Для практики все чаще необходимы промежуточные результаты решения проблемы -выводы и рекомендации направленные на повышение уровня БП [99].

Исследование структурной схемы обеспечения БП позволяет выделить следующие группы факторов, влияющих на БП [56]:

- управление лётной деятельностью;

- организация лётной работы;

- профессиональная подготовка авиационного персонала;

- психофизиологические (биологические) отказы авиационного персонала;

- дисциплина авиационного персонала;

- конструктивно-производственные недостатки авиационной техники;

- организация и выполнение ремонта авиационной техники;

- организация и выполнение обслуживания авиационной техники;

- управление воздушным движением;

- все виды обеспечения полетов;

- внешние активные воздействия.

Анализ степени влияния на БП всех перечисленных факторов выходит за рамки настоящей работы. Очевидно здесь можно выделить в отдельные самостоятельные исследования вопросы влияния на БП таких факторов как управление и организация летной деятельностью, управление воздушным движением, все виды обеспечения, биологические отказы авиационного персонала и т.д.

Инженерное обеспечение БП, являющееся основной частью настоящего исследования, требует анализа ограниченного круга факторов, связанных с отказами авиационной техники, различным влиянием внешней среды, ошибочными или несвоевременными действиями экипажа при управлении ВС

и т.д. Анализ статистических данных международной организации гражданской авиации (ИКАО) за последние 20 лет по авиационным происшествиям (АП) и предпосылкам к ним (ПАП), ряда исследований, выполненных в этой области [1,109-114], позволяют следующим образом характеризовать влияние перечисленных факторов на БП и в соответствии с этой характеристикой и количественными показателями ранжировать факторы по их влиянию на БП.

Наибольший удельный вес имеют человеческие факторы, на их долю приходится более 70% авиационных катастроф из-за ошибок экипажей ВС и руководителей полетов, 10-15% катастроф связано с полетом ВС в неблагоприятных внешних условиях; 10% катастроф может быть отнесено за счет отказов авиационной техники.

Что касается режимов взлета и посадки ВС, то в работе [108] приведены следующие факты, касающиеся авиационных катастроф, почерпнутые из изданий зарубежных органов информации. На взлет, который составляет 2% общего времени полета, приходится 21% катастроф, а на этапах захода на посадку и на посадке (4% общего времени полета) приходится 54% катастроф. Иначе, на 6% летного времени приходится 75% АП, при этом на долю ошибок пилотов приходится 62,5% всех катастроф. Объяснение столь весомой доли АП, приходящиеся на эти этапы полета, вытекает в основном из дефицита времени экипажа на принятие решения при попадании ВС в особые ситуации, имеющие ограничения по записям скорости и высоты полета.

Данные ИКАО [115-118] показывают, что сегодня мировая гражданская авиация в 20 раз безопаснее, чем в 1950-х годах. Однако в течение последнего десятилетия уровень БП колеблется около одного какого-то среднего значения, указывая тем самым на то, что эффективность предотвращения АП находится на одном каком-то достигнутом уровне.

В настоящее время широко используют два метода, направленных на обеспечение высокого уровня БП.

Первый метод включает в себя так называемые нормирующие действия, которые должны предприниматься повсеместно для достижения желаемого уровня БП при конструировании, производстве, эксплуатации и техническом обслуживании ВС, включая сюда управление воздушным движением и аэродромное обслуживание. Этот метод предполагает высокий уровень стандартизации в АТС.

Второй метод включает в себе предупредительные меры, которые необходимо принять для поддержания желаемого уровня БП: расследование АП (ПАП), составление отчетов (обзоров), разработка на основании теоретических исследований и летных испытаний рекомендаций по БП и т.д.

Исследования предотвращения АП и предпосылок к ним ведут в двух аспектах. Один из них относится к расследованию АП и значительных ПАП с целью установления фактов и формирования рекомендаций на основе этих фактов, а другой - к использованию материалов расследования и некоторой другой информации для определения таких действий, которые необходимо предпринять с тем, чтобы исключить возможность подобных происшествии в будущем.

Основная задача этой главы состоит в том, чтобы на основе выборочного анализа статистических данных по авиационным происшествиям из ежегодных отчетов ИКАО, отечественных и зарубежных источников оценить влияние различных факторов, условий и отказов авиационной техники на БП ВС с целью возможного их учёта при разработке методов исследования взлёта и посадки транспортных самолётов.

Полученные здесь результаты служат основой для постановки и решения задач последующих глав данной работы.

1.2. Анализ авиационных происшествий при взлете воздушных судов

Авиационные происшествия при взлете ВС, если исключить ошибки экипажа, связаны, в основном, с отказами двигателей при взлёте, разрушением колёс шасси, отказами в системе управления передним колесом, нерасчётной центровкой и некоторыми другими. Как правило, это приводит к выкатыванию ВС за пределы ВПП и особенно при сочетании отказа авиационной техники и неблагоприятных внешних условий: боковой ветер, мокрая и скользкая ВПП, высокая температура наружного воздуха и т.д. Такие ситуации как неуборка шасси при механизации крыла после взлета рассматриваются как предпосылки к АП, т.к. полёт по маршруту в этих условиях прекращается.

Случаи выкатывания самолётов за пределы ВПП при взлёте могут закончиться катастрофой, как, например, с самолётом ДС-10 в сентябре 1982 г. [1], когда при попытке со стороны экипажа прервать взлет в аэропорту Малага (Испания) самолет выкатился за пределы ВПП, пересёк шоссе, находившееся на расстоянии нескольких сотен метров от края ВПП, столкнулся с машинами и был разрушен. В катастрофе погибло 56 человек.

Авиационная техника оказывает существенное влияние на БП ВС на режиме взлёта. Отказы авиационной техники приводят к возникновению опасных ситуаций или усложняют их развитие, если возникли опасные ситуации из-за других причин. Причины отказов авиационной техники могут вносить объективный и субъективный характер. К причинам объективного характера можно отнести воздействие факторов окружающей среды (осадки, температура и т.д.), переходные процессы, старение, износ. К субъективным причинам, снижающим надёжность авиационной техники, могут быть отнесены недостатки конструкций и схем, ненадёжные элементы, ненормальные режимы работы, нарушение технологии, низкая культура производства, низкое качество технического обслуживания.

Отказы авиационной техники оказывают различное влияние на БП, т.е. некоторые отказы функциональных систем ВС усложняют опасную ситуацию,

но не могут быть основными причинами авиационных происшествий. Другая группа отказов могут быть причиной возникновения только авиационных ситуаций. При этих отказах экипаж может предотвратить катастрофическую ситуацию. Третья группа отказов приводит к возникновению катастрофических ситуаций.

Рассмотрим ниже наиболее характерные отказы авиационной техники при взлете ВС.

Отказы двигателей. Отказы двигателей при взлёте ВС - событие весьма вероятное и оно рассматривается как обязательное условие при сертификации ВС. В любом РЛЭ содержится раздел «Отказ двигателя при взлете», где строго оговариваются критические скорости принятия решения о прекращении или продолжении взлёта и даются подробные рекомендации по технике пилотирования в последнем случае. Взлёт ВС с отказавшим двигателем является типовой ситуацией, которая входит в программу подготовки экипажа [71-74].

По данным зарубежной статистики в среднем один отказ авиадвигателя приходится на 50 тыс .часов налёта. Последствия отказа двигателя при взлёте могут быть различными: это и возможное выкатывание за концевые полосы безопасности (КПБ) ВПП при запоздании принятия решения о прекращении полёта, это и выкатывание за боковые полосы безопасности (БПБ) при боковом ветре особенно на ВПП с пониженным коэффициентом сцепления. В случае продолженного взлёта и недостаточной тяговооружённости ВС, например, при высоких температурах наружного воздуха, возможна потеря скорости и высоты полёта после отрыва ВС и столкновение его с землёй или препятствием.

Состояние_шасси. Состояние элементов шасси оказывает

существенное влияние на возникновение АП или предпосылок к ним. Так , с начала 70-х годов на американских широкофюзеляжных самолётах, совершивших 7,5 млн. полётов произошло около 400 авиационных происшествий, из которых 70 - только из-за повреждения шасси [1]. Причём

самые большие неприятности здесь доставляют случаи разрушения авиашин шасси при взлёте. Всего за 20 месяцев эксплуатации самолётов Конкорд на территории США зафиксировано 4 случая разрушения авиашин при выполнении взлёта, которые классифицируются как крайне опасные, создающие катастрофическую ситуацию: в одном из случаев кусками разрушившейся авиашины были повреждены двигатель, три топливных бака, несколько гидравлических трубопроводов и обшивка передней части крыла.

Случай разрушения авиашин колёс правой тележки имел место 16 сентября 1980 г. При взлёте самолёта ДС-10-30 [1]. Для предотвращения подобных авиационных происшествий в настоящее время устанавливаются дополнительные системы контроля давления в авиашинах и предлагаются применять эффективные средства торможения за пределами ВПП [56].

1.3.Анализ авиационных происшествий при посадке

воздушных судов

Анализ авиационных катастроф за последние 8 лет по данным ИКАО показывает [114], что около 30% из них характеризуется недолетом до ВПП или столкновением с поверхностью, а 6% катастроф произошло в результате перелёта порога ВПП при посадке с превышением глиссады, увеличенной скоростью и выкатыванием ВС. Общим для этих катастроф является отсутствие своевременной информации у экипажа о близости земли. В течение длительного времени предполагалось, что усовершенствованная система УВД и бортового навигационного оборудования предотвратят эти авиационные катастрофы. Однако, эти надежды оправдались далеко не полностью. Поэтому в настоящее время на ВС вводится специальная система сигнализации об опасном сближении с землей [114].

Столкновение ВС с землей при недолете до ВПП, перелёт порога ВПП, выкатывание могут являться следствием разнообразных отказов авиационной

техники ВС. Ниже рассмотрим некоторые наиболее часто встречающиеся из них.

Механизация крыла. Отказы механизации крыла могут приводить к нарушению равновесия аэродинамических сил, действующих на левое и правое полукрыло, при несимметричном отклонении предкрылков и закрылков на противоположных плоскостях, а также уменьшению величины подъемной силы и увеличению посадочной скорости, если предкрылки и закрылки выпущены не полностью, либо не выпущены совсем.

Статистика АП как с зарубежными самолётами, так и практика эксплуатации отечественных ВС показывает, что отказы механизации крыла хотя относительно редкое событие, но имеет место. Наиболее распространенные АП здесь связаны с отделением в полёте секции предкрылка, приводящего к возникновению несимметричной аэродинамической нагрузки на крыло и к потере управляемости самолёта. Начиная с 1970 г., зафиксировано всего 7 случаев разрушения предкрылков самолётов В-727 [114], хотя это и не привело к серьезным последствиям. О том, насколько серьёзное внимание придаётся вопросу предотвращения появления несимметрии аэродинамических нагрузок на крыле ВС можно судить по установке дополнительной системы датчиков на самолёте А-300 [113], замеряющих углы отклонения предкрылков и закрылков [1]. Их сигналы поступают на указатель в кабине пилотов и на ЭВМ, контролирующую равновесие аэродинамических сил при отклонённой механизации крыла.

Анализ материалов ПАП, имевших место с отечественными российскими самолётами показал [1], что 4-5% возникновения ПАП на посадке ВС связано с отказами механизации крыла.

Рулевые поверхности. Отказы рулевых поверхностей (элеронов, рулей высоты и направления и др.), приводящие к невозможности или неполному их отклонению в полёте, чреваты самыми тяжёлыми АП. Статистика этих АП очень мала по двум причинам:

- обеспечение повышенной надёжности этих элементов конструкции в процессе создания и эксплуатации ВС;

- трудности определения причины тяжелых АП, если конструкция ВС при этом полностью разрушена.

Тем не менее в практике эксплуатации ВС подобные отказы имели место с самолётом ВЕ-Е 90 с [1] и случай с отечественным самолётом Ан-24 в 1983 г., закончившийся более благополучно.

Причинами АП могут явиться не только отказы рулевых поверхностей, но и нарушения работы элементов триммирования и приводов управления с секционными рулевыми поверхностями. Поэтому при сертификации современных ВС особенно с большой пассажировместимостью в интересах обеспечения безопасности полёта необходимо предусмотреть частичное уменьшение эффективности указанных рулевых поверхностей.

Взлётно-посадочные устройства. Отказы или уменьшение эффективности взлётно-посадочных устройств (управление поворотом переднего колёса, система торможения колёс шасси, реверса тяги, интерцепторов и др.) могут явиться в нормальных и особенно сложных метеорологических условиях (состояние ВПП, наличие бокового ветра и т.д.) причиной выкатываний ВС за пределы ВПП.

Основными причинами выкатываний самолётов являются, несомненно, ошибки в технике пилотирования при расчётах взлётов и посадок в сложных метеоусловиях, к которым относятся:

- неправильное компенсирование бокового ветра;

- невыдерживание направления на пробеге;

- отсутствие взаимодействия между членами экипажа;

- неправильное торможение;

- приземление под углом к оси ВПП, юзом, скольжением;

- несоразмерность движения педалями, особенно в момент опускания передней стойки шасси и др.

Об ошибках в технике пилотирования экипажа свидетельствует и тот факт, что из рассмотрения статистики выкатываний самолётов по кварталам года максимальное их количество приходится на 1 и 4 кварталы [1].

Но ошибки при пилотировании самолётов - не единственная причина выкатываний самолётов за БПБ. Исследования, проведённые в аэродинамической трубе и в лётных испытаниях самолёта Ту-154 [52,67], показали, что включение реверса тяги боковых двигателей самолёта Ту-154 сопровождается значительной потерей путевой и продольной устойчивости и управляемости самолёта из-за развития у хвостового оперения обширной зоны возвратного течения. Эта зона образуется в результате наложения на встречный поток истекающих струй двигателей и их эжектирующим эффектом.

На движение самолётов по ВПП влияет ряд других факторов: способ управления передними колёсами, диапазон их углов отклонения, характеристики демпфера рыскания, скорость начала торможения, манера пилотирования после касания ВПП, направление составляющей ветра, состояние ВПП и др.

Нередки случаи, когда и взлёты и посадки в примерно одинаковых условиях при однотипной манере управления приводят на скользкой ВПП к существенно разным исходам, так как незначительные возмущения движения в этих условиях могут приводить к значительным боковым отклонениям.

В настоящее время выяснены основные причины выкатываний самолётов и в РЛЭ включены необходимые рекомендации, но уже требуется сейчас более детальное исследование взлётно-посадочного пробега самолёта по скользкой ВПП и это исследование необходимо проводить, с одной стороны, с помощью математических моделей динамики движения ВС, поскольку лётные эксперименты самолётов на скользкой полосе в сложных метеоусловиях весьма ограничены из-за крайней опасности.

С другой стороны, весьма важно уяснить предельно допустимый для безопасной эксплуатации коэффициент сцепления скользкой ВПП (при данном

боковом ветре), чтобы избежать неоправданных ограничений лётной эксплуатации и тем самым увеличить экономическую эффективность и регулярность транспортных самолётов.

Эти соображения легли в основу использования в данной работе системы математического моделирования движения ВС для оценок отказов авиационной техники и влияния атмосферных возмущений на динамику его взлёта и посадки и выработки соответствующих рекомендаций по обеспечению безопасности полёта в указанных условиях.

1.4. Влияние отказов функциональных систем

Остановимся на вопросах обеспечения БП ВС при отказах функциональных систем, влияющих на устойчивость и управляемость самолёта.

В общем случае целью расчёта БП ВС при этих отказах является определение вероятности того, что в течении заданного времени произойдёт отказ какой-либо системы и в результате этого отказа самолёт попадает в аварийную ситуацию. На практике эту задачу обычно разбивают на две взаимосвязанные задачи, в первой из которых, являющийся фактически задачей надёжности, определяется вероятность отказа (или безотказной работы) той или иной системы, а во второй задаче определяются последствия этого отказа.

Следовательно, из всего множества достаточно вероятных отказов функциональных систем надо выделить группу отказов, влияющих на характеристики устойчивости и управляемости ВС. Надо заметить, что в последнее время существенно выросла роль системы управления в обеспечении приемлемых характеристик устойчивости и управляемости, маневренности и БП ВС. Расширение возможностей автоматизации потребовало, наряду с применением необратимого бустерного управления без перехода на ручное, использование больших углов отклонения рулей от

автоматики, что может быть допущено только при условии обеспечения практически безотказного управления.

Практически безотказные системы могут быть построены на основе применения главным образом многократного резервирования. Однако, применение этих систем вносит ряд новых аспектов, специфических для систем такого класса. В частности, возрастает сложность систем и в связи с этим усложняется их эксплуатация, повышаются требования к исключению ошибок при эксплуатации, могущих вызвать полный отказ резервированной системы и т.д., и, конечно, растёт масса системы. Поэтому на протяжении всего периода эксплуатации ВС необходимо проводить большой объём исследований устойчивости и управляемости самолёта при отказах для определения потребной степени резервирования функциональных систем.

С точки зрения физического проявления отказа, т.е. его воздействия на систему и самолёт, все отказы могут быть приближённо объединены в следующие группы:

- группа отказов, вызывающих смещение исполнительных устройств в одно из крайних положений, это так называемые активные отказы;

- группа отказов, приводящих к «разрыву» цепи управления, когда имеет место «нулевой» управляющий сигнал, это так называемые пассивные отказы;

- группа отказов, вызывающих заклинивание механических элементов управления агрегатов, золотников и т.д.;

- группа отказов, вызывающих разрыв (разрушение) механических связей;

- группа отказов, приводящих к выходу из строя систем электро - и гидропитания.

Наряду с этими группами отказов, имеющих физическое проявление, т.е. имеющих пилотажные характеристики самолёта, необходимо отметить отказы, которые непосредственно не влияют на устойчивость и управляемость

самолёта, однако, могут привести к неправильным действиям пилота и, следовательно, вызвать возникновение аварийной ситуации. К такого рода отказа можно отнести отказы приборов, неправильное срабатывание или несрабатывание предупреждающей сигнализации. Поэтому исследование устойчивости и управляемости ВС при отказах функциональных систем нельзя ограничиться рассмотрением только характеристик собственно самолёта, здесь требуется исследование устойчивости всей замкнутой системы «самолёт-пилот».

Рассмотрим коротко возможные отказы наиболее важных функциональных систем транспортных самолётов за последние 10-15 лет [70].

Гидромеханические системы. Среди различных функциональных систем (системы кондиционирования воздуха и регулирования давления в гермокабине, противообледенительная система, система сигнализации о пожаре и др.) гидромеханические системы являются многофункциональными и самыми сложными системами, предназначенными для одновременного обслуживания ответственнейших с точки зрения БП различных самолётных устройств и агрегатов (потребителей):

- управление рулевыми поверхностями (элеронами, элеронами-интерцепторами, рулями высоты и направления);

- перестановка стабилизатора;

- выпуск и уборка шасси;

- управление взлетно-посадочной механизацией крыла (закрылки, предкрылки, интерцепторы);

- торможение колёс;

- управление поворотом переднего колёса.

При отказе гидромеханической системы нарушается или становится невозможной работоспособность указанных выше потребителей, что может привести к тяжёлым АП. Для повышения надёжности гидромеханических систем применяется их резервирование - двух или трёхкратное. Поэтому вероятность полного отказа гидромеханических систем из-за появления

отказов её элементов чрезвычайно мала (менее 10"9) на один час полёта. Однако, полный отказ гидромеханических систем может возникнуть вследствие других причин, связанных, например, с разрушением двигателя или других элементов конструкции.

Подсистема органов управления полётом. За рассматриваемый период отказов этих подсистем в полёте не наблюдалось.

Подсистема уборки-выпуска шасси. Эти подсистемы спроектированы таким образом, что наиболее важной их функцией является выпуск шасси. При этом считается, что если отказ или неисправность проявится в линии уборки шасси, то экипаж должен принять решение о возврате в аэропорт вылета. Структурно линия уборки шасси не дублируется.

За рассматриваемый период произошло 40 АП, связанных с отказами в линии уборки шасси, а отказы в линии выпуска шасси наблюдались реже (всего три раза). При этом посадки совершались благополучно за счёт перехода на дублирующие системы.

Подсистема торможения колёс. Анализ структурных схем подсистем подобного типа показывает, что они спроектированы на торможение, поэтому основным видом отказов, которые рассматриваются при их разработке, является отсутствие торможения. За рассматриваемый период отказов, выраженных в отсутствии торможения, не наблюдалось.

С другой стороны, эти подсистемы никак не рассчитаны на непредвиденное торможение колёс, что может привести к их разрушению, и это хорошо подтверждается тремя АП с подобным исходом.

Блоки питания. Отказы этих блоков проявляются в отсутствии давления или расхода. За рассматриваемый период в полёте было отмечено всего два случая отказов гидромеханических систем по вине блоков питания, причём оба они проявились через падение давления в гидромеханической системе, причиной которого явилась внешняя негерметичность.

Отметим некоторые особенности АП, вызванные отказами других функциональных систем.

Системы кондиционирования воздуха и регулирования давления в кабине. Число ПАП, вызванных отказами этих систем, относительно невелико [70]. Особенностью их является то, что они возникают в процессе набора высоты или в горизонтальном полёте, т.е. на процессы взлёта и посадки ВС они влияния не оказывают.

Противообледенительная система ШОС). Анализ по ПАП показывает [70], что около 1,5-2,0% из них связано с отказами и неисправностями ПОС. Отказ ПОС опасен при попадании ВС в условия обледенения, поскольку только в этом случае может возникнуть одна из особых ситуаций полёта. Поэтому одним из обязательных требований при сертификации ВС является подтверждение защищённости его от обледенения и появления при полёте (особенно на посадке) опасных ситуаций.

Система сигнализации о пожаре. Отказы этой системы могут явиться причиной тяжелых АП, что и подтверждается эксплуатацией ВС. Здесь особенно опасны ложные срабатывания сигнализации «Пожар на двигателе» при имеющем место отказе после взлёта одного из двигателей, т.к. ставит экипаж в критическое положение. Ложные срабатывания сигнализации опасны ещё и тем, что установить истинную причину, имеет ли место отказ двигателя на самом деле или виновата система сигнализации, бывает не всегда возможно. Точно в таком же отношении к безопасному завершению полёта при пожаре на силовой установке или двигателе, как и сигнализация о нём, находится система пожаротушения. Экипаж должен быть уверен, что система пожаротушения свои функции выполнила, а это, к сожалению, не всегда возможно.

Заканчивая этот, несколько упрощённый, анализ АП за счёт отказов функциональных систем, отметим, что значимость отдельных систем при нарушении их работоспособности с точки зрения обеспечения БП ВС различна. Следовательно, для прогнозирования и оценки возможных состояний ВС, разработки методов и средств по предотвращению опасных ситуаций в результате отказов или неисправностей функциональных систем необходимо

проводить их ранжирование, исходя из того, к каким последствиям приводит

Заключение диссертации по теме «Эксплуатация воздушного транспорта», Тепнадзе, Серго Амбросович

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 6

I. С помощью предложенной системы математического моделирования движения ВС проведена широкая серия численных экспериментов с целью расширения ожидаемых условий эксплуатации ВС на этапах взлёта и посадки в сложных метеоусловиях.

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

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

С помощью математического моделирования прерванных и продолженных взлётов ВС на скользкой ВПП (рСц = 0,3) при различной температуре атмосферы получены для самолёта Ил-86 дистанции прерванного и продолженного взлёта с максимальной взлётной массой при отказе критического двигателя. Получено, что уменьшение скорости принятия решения Г изменения ¥к и твзл может обеспечить на скользкой ВПП требуемую дистанцию прерванного взлёта в пределах располагаемой на аэродромах класса А.

5. Исследована возможность захода на посадку и посадки тяжёлого транспортного самолёта с одним отказавшим двигателем с учетом тропического ливня с пробегом по ВПП в условиях глиссирования колёс шасси. Признана необходимость подтвердить указания руководящих документов - воздержаться от посадки в период ливня, пережидая его в зоне ожидания до тех пор, пока слой жидкости на ВПП не уменьшится до толщины не более 1 мм или уходить на запасной аэродром.

6. Установлено, что повышение скорости захода на посадку у самолёта Ил-86 на 10 км/ч (от расчётной) не представляет практической ценности для повышения резервного времени пилота при входе самолёта в зону сильного сдвига ветра. Существенное увеличение резервного времени можно получить при своевременном и энергичном увеличении режима работы двигателей.

7. Наиболее существенное увеличение резервного времени пилота самолёта Ил-86 можно получить при планировании на посадку в промежуточной конфигурации самолёта (д3 =25°,8пр =35°). Рекомендация этого метода захода на посадку в РЛЭ требует проведения подробного исследования на математических моделях и ЛИ.

8. Выполненное моделирование посадочных режимов самолёта Ту-154М в сложных метеоусловиях даёт предварительную информацию об опасных режимах при проведении лётных испытаний. В частности, результаты исследований показывают, что при боковом ветре, не превышающем 10 м/с, на скользкой полосе {/л^ =0,з) самолёт не отклоняется на пробеге от оси ВПП более, чем на 3 м, хотя при включённом реверсе отмечается кратковременный полный расход педали; при сильном боковом ветре (РГг>10м/с) на сухой {/лщ = 0,7) и мокрой лсц - 0,5) ВПП с включённым реверсом тяги управление позволяет удержать самолёт на полосе, а на скользкой полосе = 0,з) происходит выкатывание самолёта. Без включения реверса тяги руля направления хватает, чтобы предотвратить выкатывание самолёта даже на скользкой полосе; наиболее опасными на участке снижения самолёта по глиссаде являются условия попадания в ливневые осадки. Увлекая за собой атмосферный воздух, дождь приводит к появлению нисходящего потока воздуха. Такое атмосферное явление может существенно снизить эффективное аэродинамическое качество самолёта в течении нескольких секунд. Во избежание потери скорости и ухода самолёта под глиссаду в этих условиях экипажу следует быть готовым оперативно увеличить режим работы двигателей и угол атаки.

9. На основе методов теории катастроф проведён анализ критических ситуаций полёта ВС с точки зрения обеспечения БП и возможного расширения эксплуатационных ограничений. Показано, что исследование бифуркационного множества в плоскости рассматриваемых параметров даёт возможность выявить такие совокупности значений фазовых координат и параметров движения ВС, при которых нарушается плавное протекание той или иной функции параметров движения и возможны скачкообразные их изменения, что свидетельствует о возникновении критической ситуации.

10. На основании разработанной методики расчёта электрогазодинамических характеристик обтекания ионизированным газом заряжённой поверхности ВС выявлены основные факторы, влияющие на распределение давления и изменение аэродинамических характеристик ВС в целом.

11. По результатам проведённых исследований разработаны общие рекомендации и предложения по обеспечению безопасной ЛЭ ВС на взлёте и посадке в условиях опасных внешних воздействий среды и при отказах АТ, а также по обучению и тренировке лётного состава.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведен анализ влияния различных факторов и условий, влияющих на БП ВС на этапах взлета и посадки. Показано, что при исследованиях вопросов повышения эффективности ЛЭ и обеспечения БП ВС на взлете и посадке обязательному рассмотрению и учету подлежит факторы и условия, связанные с инженерным обеспечением БП ВС (состояние ВС и отказы АТ, состояние внешней среды и действия экипажа при управлении ВС).

2. Проанализированы методы исследования БП ВС на этапах взлета и посадки, включая как теоретические, так и экспериментальные исследования. Показано, что только совместное их использование позволяет решить большинство задач, возникающих при исследовании БП транспортных самолетов.

3. Предложена система математического моделирования нормальных и особых случаев взлета и посадки ВС, позволяющая реализовывать сложные ММ транспортных самолетов с высокой степенью точности и достоверности. Для решения дифференциальных уравнений динамики полета ВС используется наиболее экономичный и устойчивый метод предсказания-коррекции, имеющий второй порядок аппроксимации и точности с повышенным быстродействием счета.

4. Предложены методы описания работы шасси и состояния ВПП, позволяющие моделировать движение ВС по ВПП с различными коэффициентами сцепления. Показана возможность определения боковых и продольных сил колес шасси на влажной и скользкой ВПП в зависимости от величины заданного коэффициента сцепления на сухой ВПП.

5. Разработаны алгоритм и программа для ЭВМ идентификации ММ пилота, основанные на минимизации функционала, характеризующего невязку между управляющим воздействием руля самолета, записанным в летном эксперименте, и таким же воздействием, вырабатываемым моделью пилота, при одних и тех же условиях движения ВС.

6. Разработаны принципы моделирования сложных систем со случайными возмущениями, на основе которых предложена типовая классификация отказов АТ при моделировании движения ВС на этапах взлета и посадки в сложных метеоусловиях. Сформулированы четыре основных принципа выбора случайных возмущающих воздействий: целесообразности, адекватности, иерархичности и доминирования.

7. Предложен метод оптимального планирования для упрощения численного эксперимента и разработан алгоритм обработки результатов математического моделирования взлета и посадки ВС, позволяющие существенно сократить затраты времени и средств при анализе влияния эксплуатационных факторов.

8. В рамках статической теории проведены исследования по проверке достоверности и точности системы математического моделирования движения ВС. Рассмотрены различные методы и приведены конкретные примеры расчетов. Показано, что предложенные в работе методы могут успешно применяться для оценок непротиворечивости априорных математических моделей движения ВС экспериментальным данным.

9. Развиты методы теории катастроф применительно к задачам математического моделирования особых случаев полета ВС с целью выявления критической ситуации. Проведен анализ критической ситуаций полета ВС с точки зрения обеспечения БП и возможного расширения эксплуатационных ограничений на основе методов теории катастроф. Определены такие совокупности значений фазовых координат и параметров движения ВС, при которых возможны их качественные перестройки.

10. Предложена методика расчета газодинамических параметров обтекания ВС при наличии электрических и молниевых разрядов, позволяющая рассчитывать распределение давления на заряженной поверхности и соответствующее изменение аэродинамических характеристик самолета в целом.

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

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

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

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

Результаты исследований были переданы в ГосНИИ ГА, ФАС РФ, учебные заведения и летные поздравления ГА для использования в работе, что подтверждается соответствующими актами внедрения в Приложении 3.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Тепнадзе, Серго Амбросович, 1998 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.Анализ авиационных происшествий и предпосылок к авиационным происшествиям, связанных с отказами функциональных систем планера воздушных судов. Отчет о НИР /Московский институт инженеров гражданской авиации; руководитель Стреляев B.C. - №ГР01820090380; инв. №023005480. -М.,1983. -45 с. : ил.-Отв. Исполнитель Подгорный Ю.П.

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

3. Тепнадзе С. А. , Санадзе Г. О. , Леладзе Д. П. Аэродинамика-Тбилиси: ГТУ, 1996-200 с.

4. Аэродинамика летательных аппаратов (под ред. Г.А. Колесникова)-М.: Машиностроение, 1993-543с.

5. Аэродинамика и динамика полета магистральных самолетов (под ред. Г.С. Бюшгенса). - М. - Пекин: ЦАГИ-АВАА, 1995-772 с.

6. Аэродинамика боевых летательных аппаратов и гидравлика их систем. - М.: ВВИА им. Н. Е. Жуковского , 1994-570с.

7. Николаев Л. Ф. Основы аэродинамики и динамики полета - М. : Транспорт, 1990-392с.

8. Бехтир В. П., Ржевский В.М., Цири|шко В. Г. Практическая аэродинамика самолета Ту-154 М. - М: Воздушный транспорт, 1997-286 с.

9. Бехтир В. П., Ципенко В. Г. Практическая аэродинамика самолета Ил-86 -М. : Воздушный транспорт, 1993-175 с.

10. Бюшгенс Г.С., Студнев Р. В. Аэродинамики самолета. Динамика продольного и бокового движения. -М: Машиностроение, 1979-349с.

11. Бюшгенс Г. С., Студнев Р. В. Динамика пространственного движения самолета. -М. Машиностроение. 1967.-226с.

12. Динамика полета транспортных летательных аппаратов (под. ред. А. Я. Жукова). - М: Транспорт, 1996-326с.

13. Динамика полета (под ред. Мхитаряна А. М.) -М: Машиностроение, 1978-424 с.

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

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

16. Желудев Л.В. и др. Основы анализа летной деятельности и пути обеспечения безопасности полетов в гражданской авиации. -М.: МГА, 1968. -237с.

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

18. Жуков А. Я., Ципенко В. Г. Динамика полета. Движение летательного аппарата как материальной точки, ч. 1-1У. -М.: МИИГА, 1983,-416с.

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

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

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

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

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

24. Котик М. Г. Динамика взлета и посадки самолетов. - М.: Машиностроение, 1984. -256с.

25. Котик М. Г., Павлова А. В., Пашковский И. М. Летные испытания самолетов. -М.: Машиностроение, 2-е изд. 1968. -423 с.

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

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

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

29. Гутер Р. С., Овчинский Б. В. Элементы численного анализа и математической обработка результатов опыта. -М. : Физматгиз, 1962.-355 с.

30. Демидович Б. П., Марон И. А., Шувалова Э. 3. Численные методы анализа. -М: Физматгиз, 1963. -400 с.

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

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

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

34. Хамракулов И. В. , Зубков Б. В. Эффективность использования полетной информации. - М; транспорт, 1991, 176 с.

35. Кармызов В. П.; Зубков Б. В. Анализ и обработка основных требований к системам обработки и амплитуда полетной информации М; МИИГА 1993, с. 12-15.

36. Воробьев В. Г., Зубков Б. В., Уриновский Б. Д. Технические средства и методы обеспечение БП. -М; Транспорт, 1989, 1520.

37. Зубков Б. В. Аникин Н. В. Авиационное рекламное обеспечение БП. -М; Воздушный транспорт, 1993, 280 с.

38. Вопросы кибернетики. Проблемы создания и применения математических моделей в авиации (под ред. Белоцерковского С. М.). - М.: Кибернетика, 1983. -168 с.

39. Бюшгенс А. Г. , Брагазин В.Ф. Квазистатическая модель работы автомата торможения авиационных колес для задач математического и полунатурного моделирования. - В кн. Кузнецов Е. В. Определение

параметров движения летательного аппарата по данным бортовых датчиков угловых скоростей и перегрузок. -М.: ЦАГИ, 1985,- с. 15-24.

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

41. Ермаков А. Л., Ципенко В.Г. Математическое моделирование взлета самолета с ВПП при пониженном коэффициенте сцепления и боковом ветре. -В кн.: Вопросы аэродинамики и прочности воздушных судов гражданской авиации. -М.: ГосНИИГА, вып. 258, 1986. -с. 16-22

42. Касьянов В. А., Ударцев Е.П. , Суббота В.Н., Папченко О.М. Опыт идентификации аэродинамических характеристик продольного движения по данным летных испытаний. - В кн. Некоторые вопросы прикладной аэродинамики. Киев: КИИГА, 1982.-е. 51-57.

43. Моисеев Е. М., Ципенко В.Г. О математическом моделировании посадки транспортного самолета на ВПП с пониженным коэффициентом сцепления и боковым ветром. - В кн. Вопросы аэродинамики и прочности воздушных судов гражданской авиации. - М. : ГосНИИГА., вып. 243, 1985.-с.73-81.

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

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

46. Сушко В.В., Ципенко В. Г. Математическое моделирование взлета транспортного самолета на ВПП с пониженным коэффициентом сцепления и боковым ветром. - В кн.: Проблемы безопасности полетов. Авиационная эргономика и подготовка летного состава. - М.: ГосНИИГА, вып. 229, 1984. -с. 202-206.

47. Уткин А.И., Ципенко В. Г. Некоторые вопросы математического моделирования работы шасси транспортного самолета. - В кн. Моделирование полета воздушных судов гражданской авиации. - Киев : КНИГА, 1986. - с. 5764.

48. Четвериков В. Н., Баканович Э. А., Мельников А. В. Вычислительная техника для статического моделирования. - М.: Советское радио, 1978-213 с.

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

50. Денисов В. Г. Человек и машина в системе управления. - М Знание, 1973.-84 с.

51. Мейстер Д. Эргономические основы и разработка сложных систем. -М. Мир, 1979.-256 с.

52. Мейстер Д. Эргономические основы и разработка сложных систем. М. : Мир, 1979.-456 с.

53. Зигель А., Вольф Дж. Модели группового поведения в системе " человек-машина". -М.: Мир, 1973. -264 с.

54. Жуков В.И., Иванов В. С. Безопасность полетов летательных аппаратов. - М.: Транспорт, 1987. -224 с.

55. Зубков Б. В., Минаев Е. Р. Основы безопасности полета. -М.: Транспорт,1987.-144 с.

56.Тепнадзе С. А., Ройнишвили У. А. Безопасность полетов,- Тбилиси: ГТУ, 1997-176 с.

57. Тепнадзе С. А. , Ройнишвили У. А., Санадзе Г. О., Леладзе К. П. Теория полета самолета - Тбилиси: ГТУ, 1998-242 с.

58. Жолудев Л.В. и др. Основы анализа летной деятельности и пути обеспечения безопасности полетов в гражданской авиации. - М.: МГА, 1968.236 с.

59. Столяров Н. А. Некоторые методы оценки эргатических систем "экипаж - воздушное судно". - В кн.: Вопросы авиационной эргономики и подготовки летного состава. - М.: ГосНИИГА, вып. 213, 1982.-е. 3-13.

60. Воробьев В.Г. и др. Технические средства и методы обеспечения безопасности полетов/ В. Г. Воробьев, Б. В. Зубков, Б. Д. Уриновский. - М.: Транспорт, 1989. -151с.

61. Методическое пособие для летного состава по предотвращению авиационных происшествий при заходе на посадку. - М.,: ГосНИИга, 1989. 30 с.

62. Безопасность полетов и человеческий фактор в авиации: Материалы У1 Всесоюзной научно-практ. Конф., 15-17 октября 1991 г./ Под ред. Крыжановского Г. А., Куклева Е. А. - СПб.: ЛДНТП, 1992. 128 с.

63. Безопасность полетов летательных аппаратов: Методические основы./ Стариков А. И., Зачеса В. Я., Зинковский Н.Н. и др.:/ Под ред. Старикова А. И. -М.: Транспорт, 1988. -159 с.

64. Егоров Г. С. и др. Внимание, грубая посадка/Гражданская авиация. № №5,6,1989.

65. Руководство по организации сбора, обработки и использования полетной информации на предприятиях гражданской авиации. - М. : ГосНИИГА, 1990. - 162 с.

66. Честнов А. В. Летная эксплуатация самолетов. - М. : ВИМО, 1992.242 с.

67. Калиниченко Б. В. Летные характеристики самолетов с ГТД.- М. : Машиностроение, 1998.-144 с.

68. Курода И. Аварии с самолетами, возникающими из-за человеческого ошибок/пер. С японского/. Изд. Дзидося Гидзюцу, 1982.-540 с.

69. Евсеев В.А., Усков В. П. К анализу деятельности КВС Ту-154 при заходе на посадку в особых условиях с помощью математического моделирования. - В кн. : Обеспечения безопасности полетов при эксплуатации гражданских воздушных судов. - М.: МИИГА, 1987. - с. 74-76.

70. Материалы разборов полета экипажей в ЦУМВС. -М.: РИО МГА, 1069-1994 г.

71. Наставление по производству полетов в гражданской авиации / НПП-ГА-85/. - М.: МГА, Воздушный транспорт, 1985. -254 с.

72. Нормы летной годности СССР /ЕНЛГС-3/. -М.: Межведомственная комиссия по нормам летной годности гражданских самолетов и вертолетов СССР, 1984.-464 с.

73. Руководство по летной эксплуатации самолета Ту-154 М,- М.: МГА, 1980.-412 с.

74. Руководство по летной эксплуатации самолета Ил-86 (РЛЭ-86).-М., 1980.-412 с.

75. Летные исследования поведения самолета Ту-154 на ВПП с пониженным коэффициентом сцепления менее 0,3. Оценка возможности эксплуатации самолета Ил-86 при низком коэффициенте сцепления. Отчет о НИР /Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации (ГосНИИГА); руководитель Смыков В. Г. № ГР01850004305; инв. № 517 - М. : 1985. -146 е.: ил. -Отв. Исполнитель Егоров Г. С.

76. Отчет по летным испытаниям самолета Ту-154М по определению влияния реверса тяги боковых двигателей на эффективность руля направления. Отчет о НИР / Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации (ГосНИИГА); руководитель Смыков В. Г. - инв. №81181 -М.: 1981.-231 е.: ил. Отв. Исполнитель Егоров Г. С.

77. Усков В.П. , Дмитриев В.В., Иванов В. Г. и др. Программа Заводских испытаний ПНО и PCO самолета Ил-86 с участием ГосНИИГА,- М.: МГА, ГосНИИГА, 1979. - 52 с.

78. Усков В.П.,Дмитриев В.В., Иванов В. Г. и др. Программа совместных МГА-МАП Государственных испытаний ПНО и PCO самолета ИЛ-86. - М. МГА, ГосНИИГА, 1979. -50 с.

79. Постон Т., Стюарт Р. Теория катастроф. -М. : Мир. 1980.-540 с. : ил.

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

81. Гильмар Р. Прикладная теория катастроф. - М. : Мир, т. I.-50 е., т.2,-286 с. -1986.

82. Имянитов И.М. " Электризация самолетов в облаках и осадках". Л, Гидрометеоиздат, 1970. 372 с.

83. Тепнадзе С. А., Засимов В. М., Зубков Б.В., Камзолов С. К. Голубева М. Г. Средства и методы противомолниевой защиты самолетов. -Тбилиси: ГТУ, 1998.-280 с.

84. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя,- М.: Наука, 1974-711 с.

85. Дорренс У.Х. "Гиперзвуковые течения вязкого газа "-М.: Мир, 1966.

283 с.

86. Тепнадзе С. А. Пути экономии топлива с применением наивыгоднейших чисел "М" в горизонтальном полете на самолете Ту-154 - К.: КМУГА, 1988.-18с.

87. Тепнадзе С. А. Пути экономии топлива в наборе высоты и снижения на самолете Ту-154-К.: КМУГА, 1988-14 с.

88. Тепнадзе С. А., [Кузнецов В. И.| Функциональная надежность гидровлической системы самолета Ту-154,- М.:МГТУГА, 1988.-19 с.

89. Тепнадзе С.А., [Кузнецов В.И.| Рекомендации по управлению техническим состоянием ГС самолета Ту-154-М.: МГТУГА, 1989.-15 с.

90. Тепнадзе С. А., Коршок В. М. , Ружан В. М. Влияние системы контроля состояния изделий авиатехники на процесс их технической эксплуатации (Применение гидропривода в технике). -К.: РДЭНТП, 1989-38 с.

91. Тепнадзе С. А., Кондратюк В. П., [Кузнецов В. И.| Определение оптимальных режимов управления состоянием ФС / Применение гидропривода в технике). - К.: РДЭНТП, 1989-35 с.

92. Тепнадзе С.А., [Кузнецов В. И.| , Коршок В. М. Выбор обоснование требований к надежности блоков централизованных гидросистем воздушных судов ГА (Вопросы проектирования, испытаний и эксплуатации систем ВС ГА)-М.: МГТУГА, 1989-18 с.

93. Тепнадзе С. А., Коваленко В. П. Применение экспертной системы поиска полетных конфигураций воздушных судов в наземной подготовке инженера-пилота-Тбилиси: ГТУ, 1993.-10 с.

94. Тепнадзе С. А., Апхаидзе А. А. Определение атмосферных зон, влияющих на болтанку самолета и оценка их интенсивности радиолокационным методом -Тбилиси: ГТУ, 1993-10 с.

95. Тепнадзе С. А. Определение стоимости изменения массы самолета для оценки топливной эффективности с учетом аэродинамического качества. -Тбилиси: ГТУ, 1993.-8 с.

96.Тепнадзе С. А., Антиненко И. Н., Кузнецов В. И., Ружан В. М. Функциональная надежность авиационных систем жизнеобеспечения и безопасность полетов воздушных судов.-М.-Тбилиси: МГТУГА-ГТУ, 1997.-189 с.

97. Тепнадзе С. А., Малютин К. Н., Санадзе Г. О. Сравнительная оценка эффективности эксплуатации двигателя по состоянию. - Тбилиси: ГТУ, 1998-4 с.

98. Тепнадзе С. А., Санадзе Г. О. Эксплуатационные факторы, ресурс и их влияние на надежность двигателя-Тбилиси: ГТУ,1998-4с.

99. Психологический отбор бортовых инженеров самолета Ту-154. Отчет о НИР/Киевский международный университет гражданской авиации: исполнители - Тепнадзе С. А., Терешкин А. А., Сердюк И. И., Рыбак С.В.-№ГР ; инв. № ,1984-150 с.

100. Белоцерковский С. М., Качанов Б.О. и др. Создание и применение математических моделей самолетов. М.: Наука, 1984,- 140 с.

101. Касьянов В. А., Ударцев Е. П., Теймуразов Р. А. Развитие и применение методов математического моделирования полета при решении задач совершенствования летной эксплуатации. Киев.: Знание, 1983. с. 1-20

102. САПР "Динамика". Руководство для пользователя. М.: ОКБ им. С. В. Илыпина, 1989. - 500 с.

103. Полякова И. Ф., Сушко В. В., Ципенко В. Г. Влияние различных способов торможения на длину пробега воздушного судна.- В кн.: Моделирование полета и идентификация характеристик воздушных судов. -Киев: КНИГА, 1992. -с. 78-80.

104. Кубланов М. С. , Полякова И. Ф., Ципенко В. Г. Исследование законов регулирования, обеспечивающих безопасное пилотирование ВС на пробеге в осложненых условиях эксплуатации. М.: МИИГА, 1990. с. 19-24.

105. Кубланов М. С., Кузьмина Ю. Е., Ципенко В. Г. Система математического моделирования динамики полета для исследования полетных ситуаций и обучения летного состава. - В кн.: Безопасность полетов и человеческий фактор в авиации. - JI-д: ОЛАГА, 1991,- с. 10-11.

106. Кубланов М. С., Полякова И. Ф., Ципенко В. Г. Определение ограничений по состоянию ВПП и боковому ветру при пробеге воздушного судна, имеющего отказа бортовых систем. - В кн.: Обеспечение безопасности полетов при эксплуатации гражданских воздушных судов. - М. : МИИГА, 1991 .-46-50.

107. Ципенко В. Г., Матковский К. Е., Жучков Ю. М. Влияние превышения массы на посадку транспортного самолета с неработающими двигателями. - В кн.: Вопросы математического моделирования аэродинамики и динамики особых случаев полета ВС.-М.: МГТУГА,1995-е. 14-17.

108. Ципенко В. Г. Математическое моделирование при решении практических задач летной эксплуатации воздушных судов- В кн.: Четверть века науке МИИГА-МГТУГА, 1996-е. 88-103.

109. Procedures for Air Navigation Services. Doc. 4444-RAC/501/10-Montreal, Canada.: ICAO, 3-d edd. -1970. 380 p.

110. Aircraft Operational. Doc. 8168, OPS/611/3-Monreal, Canada.:ICAO, 3d edd. - 1971,384 p.

111. Yeppesson & Co; Gmb H.: Trankfurt/M, Asia vol, 1,396p. ; vol. 2, 420 p.

112. Yeppesson & Co; Gmb H.: Tufnkfurt/M, East afric,vol. 1, 240 p.

113. Yeppesson & Co; Gmb H.: Trankfurt/M, Europe, vol. 1, 440 p.; vol. 2,

480 p.

114. Accident Prevention Manual. Draft -ICAO- Montreal, Canada, 1982.

115. Beaty D. The Kuman Factor in Aircraft Accidents, Jower Pablications, Inc. 185 Matison Avenue, New-york, 10016, 1980.

116. TAA Wind Shear Study - Interavia AIR Lett, № 10224, 1983.

117. Human Factors in Aircraft Accidents. Discussion Paper Submitted by Capt. R.L. Dodds, Chairman I Falph Medical Study group. Riode Taneiro, 1974.

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

119. Thom R. Stabilite structurelle et morphogenes-Berlin: Springer-Verlag, 1972 -270 c.

120. Bush W. B., Fendell F. E. Continuum theory of spherical electrostatic probes I. Plasma Physics, (1979), vol. 4, part 2.

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ

АК - авиакомпания; А/П - аэропорт;

АП - авиационное происшествие; АТ - авиационная техника;

АУАСП - автоматы углов атаки, скольжения и перегрузки;

БП - безопасность полета;

БПБ - боковая полоса безопасности;

БПРМ - ближняя приводная радиостанция с маркером;

ВО - вертикальное оперение;

ВПП- взлетно-посадочная полоса;

ВПУ- взлетно-посадочные устройства;

ВПХ - взлетно-посадочные характеристики;

ВТ - воздушный транспорт;

ВС - воздушное судно;

ВСХ - воздушно-скоростные характеристики;

ВЭ - вычислительный эксперимент;

ГА- гражданская авиация;

ГО- горизонтальное оперение;

ФАС - Федеральная авиационная служба;

ДПРМ - дальняя приводная радиостанция с маркером;

ДХ- дроссельные характеристики;

ИКАО - международная организация гражданской авиации; ИМ - информационная модель;

ИФАЛПА - международная федерация ассоциации линейных пилотов и авиаперсонала;

КВС- командир воздушного судна; КПБ -концевая полоса безопасности; КПИ - командно-пилотажный индикатор;

КПП- командно-пилотажный прибор;

ЛА- летательный аппарат;

ЛИ- летные испытания;

ЛЗП-линия заданного пути;

ЛТХ- летно-технические характеристики;

ЛЭ-летная эксплуатация;

МАП - министерство авиационной промышленности; МВЛ- международные воздушные линии; ММ - математическая модель; ММП - математическая модель пилота; МСРП- магнитный самописец режимов полета; ПАП- предпосылки к авиационному происшествию; П - приложение; Р- рейс;

РЛЭ -руководство по летной эксплуатации; РУД - рычаг управления двигателями; САХ- средняя аэродинамическая хорда; СВ- сдвиг ветра;

СОК- средства объективного контроля;

ТС - транспортный самолет;

УВД - управления воздушным движением;

ЧМ - численное моделирование;

ЦМ - центр масс.