Civil Aviation High TECHNOLOGIES (E-Journal) / Научный вестник МГТУ ГА
Not a member yet
885 research outputs found
Sort by
Обзор исследований в области повышения эффективности мультимодальных перевозок на основе технологических решений
Get PDFDuring the process of analyzing Russian and foreign studies in the field of multimodal cargo transportation, existing methods for improving the efficiency of the multimodal transport system are considered. Improving efficiency of multimodal transportation today is possible due to the optimization of the interaction system between the used modes of transport and transportation of goods. Cost reduction, optimization of cargo terminals, the formation and development of the transport corridors network also play an important role in improving this type of transportation. The use of the new capabilities of satellite navigation, as well as the importance of reducing the environmental load and fuel economy should not be underestimated. The minimization of risks throughout the field of multimodal transportation, the improvement of the legislative framework and document management processes are important. To solve these problems, experts propose methods for the operational management of cargo delivery and expedited transportation. Based on these methods, the place of transport logistics in the process of bringing goods to the consumer during multimodal transportation is determined. A methodology for designing a multimodal transport network has been developed, this methodology involves the formation and development of transport corridors, taking into account new conditions for the globalization of transportation. Researches on the organization of transportation using multimodal transport units and technologies (containers, contrailers, "running highway") have been conducted. Based on the theory of controlled networks and integer linear programming methods, the experts developed mathematical models for the distribution of cargo flows, the choice of the most favorable transportation routes, ideal loading of rolling stock, and transportation of goods using the best forwarding algorithm. Methods are proposed for assessing the maximum capacity of the transport network and predicting the interference of weather conditions in the process of goods transportation, based on the Ford-Fulkerson theorem on the maximum flow and minimum cross section and the use of the mathematical apparatus of Markov chains. As a result of the analysis, it was concluded that the lack of a universal methodology for managing multimodal transportation processes on the basis of a telecommunication platform requires the formulation and solution of the important scientific and practical problem - the development of popular organizational and management methods, technological solutions to ensure the effectiveness of multimodal transportation. The totality of the tasks to be solved in this case has important socio-economic significance for the Russian Federation.В процессе обзора российских и зарубежных исследований в области мультимодальных перевозок грузов рассмотрены существующие методы повышения их эффективности. Повышение эффективности мультимодальных перевозок сегодня возможно благодаря оптимизации системы взаимодействия используемых видов транспорта и непосредственно перевозки грузов, снижению затрат, оптимизации работы грузовых терминалов, формированию и развитию сети транспортных коридоров, использованию новых возможностей спутниковой навигации, уменьшению экологической нагрузки и экономии топлива. Важное значение имеет минимизация рисков на всем поле мультимодальных перевозок, совершенствование законодательной базы и процессов документооборота. Для решения этих задач предложены методы оперативного управления доставкой грузов и ускоренной перевозки. Определено место транспортной логистики в процессе доведения товаров до потребителя при мультимодальной перевозке. Разработана методология проектирования мультимодальной транспортной сети, предполагающая формирование и развитие транспортных коридоров с учетом новых условий глобализации перевозок. Проведены исследования организации перевозок с использованием мультимодальных транспортных единиц и технологий (контейнеры, контрейлеры, «бегущее шоссе»). На базе теории управляемых сетей и методов целочисленного линейного программирования разработаны модели распределения грузопотоков, выбора наиболее благоприятных маршрутов перевозок, идеальной загрузки подвижного состава, перевозки грузов по алгоритму наилучшего экспедирования. Решению проблем, связанных с максимальной пропускной способностью транспортной сети и прогнозированием вмешательства погодных условий в процесс перевозки грузов, способствовали технологии управления, основанные на теореме Форда-Фалкерсона о максимальном потоке и минимальном разрезе и использовании математического аппарата цепей Маркова. В результате проведенного анализа сделан вывод, что отсутствие универсальной методологии управления процессами мультимодальных перевозок на основе телекоммуникационной платформы требует постановки и решения важной научно-практической проблемы – разработки востребованных организационно-управленческих методов и технологических решений для обеспечения эффективности мультимодальных перевозок. Совокупность решаемых при этом задач имеет важное социально-хозяйственное значение для Российской Федерации
Цифровые технологии – база цифровой экономики топливозаправочных комплексов аэропортов гражданской авиации
Get PDFThe article analyzes the main information automated control systems for refueling complexes, based on this analysis, the problems of the airport ground handling functioning are identified, the main of which are the inefficiency of managing stochastic processes that occur in failure situations, as well as the lack of automated control systems for the level of purity of aviation fuel from mechanical impurities and water. The way to upgrade Groundstar Inform GmbH - a single integrated airport management system by increasing the capabilities of the system by adding new components is proposed. A solution to the problem of multi-resource planning of aircraft refueling in high-intensity flight conditions, including failure situations, based on intelligent simulation and resource management is proposed. As well as from the point of view of optimizing the solution of business process objectives the development of planning algorithms using the mathematical apparatus of fuzzy modeling and control, fuzzy sets and fuzzy logic underlying the intelligent modeling of processes is proposed. The concept of an adaptive information management system of technological processes of a refueling complex for monitoring the purity of jet fuel, based on dynamic on-line monitoring of the existence of mechanical impurities and water is introduced. The article examines the elements of creating a "Smart Refueling Complex", in which intelligent business processes are combined into one whole due to the use of "smart" operational processes and technological equipment. The introduction of digital technologies, "industry 4.0" tools and trends in automation, digitalization and digitalization of the modern aviation fuel supply for civil aviation is becoming the basis of the digital economy of civil aviation refueling complexes.В статье проведен анализ основных информационных автоматизированных систем управления топливозаправочных комплексов (далее ТЗК), на основе которого выявлены проблемы функционирования наземного обслуживания аэропорта, главные из которых — неэффективность управления стохастическими процессами, которые появляются в условиях сбойных ситуаций, а также отсутствие автоматизированных систем управления уровнем чистоты авиатоплива от механических примесей и воды. Предложен путь расширения (англ. upgrade) Groundstar Inform GmbH – единой комплексной системы управления аэропортом посредством увеличения возможностей системы за счет добавления новых компонентов. Представлено решение задачи мультиресурсного планирования заправок воздушных судов (далее ВС) в условиях высокой интенсивности полетов, в том числе и в условиях сбойных ситуаций, на основе интеллектуального имитационного моделирования и управления ресурсами, а также с точки зрения оптимизации решения задач бизнеспроцесса. Порекомендована разработка алгоритмов планирования с использованием математического аппарата нечеткого моделирования и управления, нечетких множеств и нечеткой логики, лежащих в основе интеллектуального моделирования процессов. Задана концепция адаптивной информационно-управляющей системы технологических процессов ТЗК для контроля чистоты авиатоплива на основе динамического on-line (онлайн) мониторинга наличия механических примесей и воды в авиатопливе. В статье рассматриваются элементы создания «Умного ТЗК», в котором интеллектуальные бизнес-процессы соединяются в одно целое благодаря использованию «умных» операционных процессов и технологического оборудования. Внедрение цифровых технологий, инструментов «индустрии 4.0» и тенденции автоматизации, цифровизации, диджитализации современного авиатопливообеспечения ВС ГА становятся базой цифровой экономики топливозаправочных комплексов ГА
Повышение стабильности частоты ВЧ-сигналов в передающем устройстве курсового радиомаяка на основе статистического оценивания фаз
Get PDFThe article based on the method of statistical frequency stabilization deals with the issues of increasing frequency stability and synchronization of the forming HF signals in a transmitting device of a localizer using a multichannel variant of construction. It was demonstrated that the available digital unit of frequency and phase correction allows easy application of the proposed method. Two main features of the localizer operation affecting frequency stability and phase synchronization of HF signals are noted. The first factor is determined by deviation of the present -HF signal frequency (on the measurement interval) from the average (i) frequency value in n-channel. The second one is related to average frequency variation of each of the forming HF signals and its deviation within the (i) value from the nominal value during localizer operation. On the basis of HF signals description in channels of the transmitting device of a localizer ratios are obtained determining optimal values in terms of the method of least square method as (i) deviations of the present frequency values from the average value as well as variations of average frequency values during localizer operation. The article considers the most significant, from an applicatory point of view, case of assessment covering only deviations of the present HF signals frequency values from the average value on the measurement interval. It is shown that application of the method of statistical frequency stabilization allows the transmitting device of a localizer including N channels of HF signals formation to increase frequency stability and HF signals phase synchronization times. That enables to improve accuracy of forming integrated and difference directivity diagrams and setting heading in the runway direction as well. Apart from that, on the basis of the received values of frequency parameters estimation and relative instability of the forming HF signals a decision can be made about the condition of the controlled parameter by the criterion STANDARD-DETERIORATION-ACCIDENT.В статье на основе использования метода статистической стабилизации частоты рассмотрены вопросы повышения стабильности частоты и синхронизации формируемых ВЧ-сигналов в передающей части КРМ при использовании многоканального варианта построения. Показано, что наличие цифрового устройства коррекции частоты и фазы позволяет легко реализовать предлагаемый метод. Отмечены два основных фактора, влияющих на стабильность частоты и синхронизацию фаз ВЧ-сигналов при эксплуатации КРМ. Первый фактор определяется отклонением текущей (на интервале измерений) частоты i -го ВЧ-сигнала от среднего значения (i) частоты в n-м канале. Второй фактор связан с изменением в процессе эксплуатации КРМ средней частоты каждого из формируемых ВЧ-сигналов и отклонением ее на величину (i) от номинального значения. На основе описания ВЧ-сигналов в каналах передающей части КРМ получены соотношения, определяющие оптимальные в смысле метода наименьших квадратов оценки как отклонений (i) текущих значений частоты от среднего значения, так и изменения среднего значения частоты при эксплуатации КРМ. Рассмотрен наиболее важный с практической точки зрения случай оценки только отклонений текущих значений частоты ВЧ-сигнала от среднего значения на интервале измерений. Показано, что применение метода статистической стабилизации частоты позволяет для передающей части КРМ, включающей N каналов формирования ВЧ-сигналов, повысить стабильность частоты и синхронизацию фазы ВЧ-сигнала в раз. Это позволяет повысить точность формирования суммарной и разностной диаграмм направленности и соответственно установки линии курса в направлении взлетно-посадочной полосы. Кроме того, на основе полученных значений оценок параметров частоты и относительной нестабильности формируемых ВЧ-сигналов может приниматься решение о состоянии контролируемого параметра по критерию НОРМА – УХУДШЕНИЕ – АВАРИЯ
Системный подход к разработке датчика механической нагрузки из модифицированного алмаза
No full textModern and perspective tasks of robotics with control from artificial intelligence systems require the use of small-sized measuring devices. In this case, the intensively developed quantum sensors and quantum computers have a bright prospect. Their main advantage is the ability to successfully process the data of random processes with decomposition of complex functions into simple multipliers, as well as their small size and the ability to transmit data over long distances without wires. Data transmitted over quantum communication lines cannot be copied or intercepted, which is very useful for remote control of complex technical systems. Based on the results of the analysis of probabilistic noisy data quantum computer is able to quickly develop an assessment of the technical condition of the complex system. At the same time, there is no need to go through all the possible solutions to the evaluation problem with a huge amount of input data, some of which can sometimes be undefined. The main problem in the research of quantum processes is that researchers study the processes occurring in materials, but they do not indicate the ways in which quantum sensors and quantum computers are used in practical applications. This article explains how to form a measuring transformer that will be compatible with a quantum computer. The main objective of the study was to bring the results of basic research in the field of quantum computing closer to their application in applied tasks. It is shown how quantum processes can be shifted to the field of technical measurements of physical quantities used in complex systems. In the process of obtaining the results of the study, the hypothetical deductive method and the method of ascent from the abstract to the concrete within the framework of a systematic approach to the development of elements of technical systems were used. The result is a description of the processes of designing of tension sensing element made of modified diamond. The main findings of the study include the fact that quantum sensors implemented in the form of a modified diamond crystal are well described by the theory of measuring transducers with frequency output and can be used to get data about the state of an object.Решение современных и перспективных задач, решаемых робототехническими устройствами, которые управляются с помощью искусственного интеллекта, требует применения малогабаритных измерительных приборов. В этом случае хорошую перспективу имеют интенсивно разрабатываемые квантовые датчики и квантовые компьютеры. Главным преимуществом квантовых технологий является возможность обработки данных случайных процессов с разложением сложных функций на простые множители при малом размере квантовых устройств и возможности передачи данных на большие расстояния без проводов. Особенность состоит в том, что данные, передаваемые по квантовым линиям связи, не могут быть скопированы или перехвачены, что очень полезно для дистанционного управления сложными техническими системами. Квантовый компьютер способен успешно обрабатывать большой объём вероятностных зашумлённых данных так, что это его свойство может быть полезно для быстрого получения оценки технического состояния сложной системы. Это связано с тем, что пропадает необходимость перебирать все возможные решения задачи оценки с огромным объёмом входных данных, некоторые из которых могут быть явно не определены. Основная проблема в исследовании квантовых процессов заключается в том, что исследователи изучают процессы, происходящие в материалах, но они не указывают способы, которыми квантовые датчики могут быть применены в инженерной практике. В данной статье демонстрируется, как сформировать измерительный преобразователь, основанный на квантовых технологиях и который совместим как с квантовым, так и с традиционным современным вычислителем. Основной целью исследования явилось приближение результатов фундаментальных исследований в области квантовых технологий к их применению в прикладных задачах. Показано, как квантовые процессы могут быть перенесены в область технических измерений физических величин, используемых в сложных системах для получения информации о состоянии её нагруженных элементов. В процессе получения результатов использовались гипотетико дедуктивный метод и метод восхождения от абстрактного к конкретному в рамках системного подхода к разработке элементов технических систем. Результатом работы является описание процессов, проходящих в чувствительном элементе, воспринимающем напряжённость конструкции и созданном из модифицированного алмаза. Модифицированный алмаз с NV центром служит основой для генераторного датчика. Основной вывод исследования состоит в том, что квантовые датчики, реализованные на основе модифицированного алмаза, хорошо описываются теорией измерительных преобразователей с частотным выходом и могут быть использованы для получения данных о состоянии объекта, как функции от напряжённости элементов его конструкции
Разработка модели взаимодействия авиадиспетчеров и пилотов с использованием методов дискретной математики
Get PDFThe purpose of the article is to create a database of errors and to develop an algorithm for a situational decision-making model taking into account availability of potential errors of air traffic controllers and pilots. Air traffic controllers and pilots typical errors were compiled and analyzed, arrays of specialists errors were created, binary error relations based on methods of discrete mathematics were also compiled in this article. This decision is caused by the need to formalize the interaction of specialists, since each error of the air traffic controller can be compared with a certain set of pilot errors and vice versa. In case of further in-depth analysis, it is possible to expand the database by adding additional errors arrays of the adjacent point controller, aerodrome service, planning service, etc. The goal is formed after analyzing the features of simulator training in higher educational institutions. The peculiarity is the absence of hazardous factors during the simulator training. This training takes place according to the ideal model. Undoubtedly, this approach is aimed at developing the correct algorithm of actions in normal or abnormal flight conditions, but thus the trainee can’t work out the decision-making skills if there is an error in the ideal algorithm. At the same time, existing specialists face unintended errors every working day, so having experience in this field plays an important role in minimizing the impact of the human factor on flight safety. In our case, it is proposed to include such a dangerous factor as an unintentional error in the joint training program for air traffic controllers and pilots, which will improve the training quality of specialists.Целью статьи является создание базы данных ошибок и разработка алгоритма ситуационной модели принятия решения с учетом наличия потенциальной ошибки со стороны авиадиспетчера или пилота. В данной статье проведен подбор и анализ типовых ошибок авиадиспетчера и пилота, созданы массивы ошибок специалистов, а также составлены бинарные отношения ошибок, основанные на методах дискретной математики. Такое решение вызвано необходимостью формализации взаимодействия специалистов, поскольку по каждой ошибке авиадиспетчера можно сопоставить определенный набор ошибок пилота и наоборот. В случае дальнейшего углубленного анализа можно расширить базу данных путем добавления дополнительных массивов ошибок диспетчера смежного пункта, аэродромной службы, службы планирования и т.д. Цель сформирована после анализа особенности тренажерной подготовки в высших учебных заведениях. Особенность заключается в отсутствии опасных факторов при проведении тренажерной подготовки. Подготовка происходит по идеальной модели. Несомненно, такой подход нацелен на выработку правильного алгоритма действий в штатных или нештатных ситуациях, однако таким образом обучаемый не может отработать навыки принятия решения при наличии ошибки в идеальном алгоритме. При этом действующие специалисты сталкиваются с непреднамеренными ошибками каждый рабочий день, поэтому наличие опыта работы в данной области играет важную роль для минимизации влияния человеческого фактора на безопасность полетов. В нашем случае предлагается включить такой опасный фактор, как непреднамеренная ошибка в программе совместной подготовки авиадиспетчеров и пилотов, что позволит улучшить качество обучения специалистов
Анализ разности высот нулевой изотермы по данным двух температурных профилемеров
No full textOne of the main indicators characterizing the quality of meteorological support of flights is the justifiability of aviation weather forecasts and forecasts of dangerous weather phenomena. For the detection and prediction of dangerous meteorological weather phenomena are currently used very advanced systems, which include meteorological radar stations near the airfield zone. The reliability of the forecast of such dangerous weather events as icing, thunderstorms, hail, squally wind according to the information from the meteorological radar stations of the near airfield zone significantly depends on the data on the height of the zero isotherm. The correctness of the entered values of the zero isotherm position directly affects the probability of false alarms, and, consequently, the degree of justification of weather forecasts and forecasts of dangerous weather events. The source of information about the position of the zero isotherm can serve as radiosonding data of the atmosphere. However, the data of aerological radiosonding of the atmosphere are not operational. In addition, at present, obsolete systems are used on Roshydromet aerological network in addition to fairly modern aerological radar systems. This, in conjunction with the sufficiently low cost of the network of aerological stations on the territory of the Russian Federation does not allow the operational use of radiosonding data to determine the height of the zero isotherm at a particular airport. An alternative source of information about the position of the zero isotherm for solving the problems of meteorological location are temperature profilers. Temperature Profiler refers to the remote means of measuring the parameters of the atmosphere, and the principle of its operation is based on the methods of radiometry. Use the temperature of a caliper can be operatively obtain information about the temperature profile at the airport and, therefore, it can be a source for weather radar data on the zero isotherme, and isotherme -22°C, which is also used to identify hazardous weather phenomena. In this paper, the spatial variability of the zero isotherm position is analyzed according to the data of two temperature profilers. As a result of experimental studies, it was determined that within a radius of about 10 kilometers from the installation site of the Profiler, the measured temperature profiles remain virtually unchanged. This result can be used in the development of methods of placement of meteorological support for flights at the airport. Of practical interest are similar studies for airfields located in the mountainous, coastal and other geographical regions of Russia.Одним из основных показателей, характеризующих качество метеорологического обеспечения полетов, является оправдываемость авиационных метеопрогнозов и прогнозов опасных метеорологических явлений погоды. Для обнаружения и прогноза опасных метеорологических явлений погоды в настоящее время используются весьма совершенные системы, к которым относятся метеорологические радиолокационные стации ближней аэродромной зоны. Достоверность прогноза таких опасных метеоявлений, как обледенение, грозы, град, шквалистый ветер по информации от метеорологических радиолокационных станций ближней аэродромной зоны в существенной степени зависит от данных о высоте нулевой изотермы. Корректность введенных значений положения нулевой изотермы напрямую влияет на вероятность ложных тревог, а следовательно, и на степень оправдываемости метеопрогнозов и прогнозов опасных метеоявлений. Источником информации о положении нулевой изотермы могут служить данные радиозондирования атмосферы. Однако данные аэрологического радиозондирования атмосферы не являются оперативными. Кроме этого, в настоящее время на аэрологической сети Росгидромета помимо достаточно современных аэрологических радиолокационных систем используют морально устаревшие системы. Сказанное, в совокупности с достаточно низкой полностью сети аэрологических станций на территории Российской Федерации, не позволяет оперативно использовать данные радиозондирования для определения высоты нулевой изотермы на конкретном аэродроме. Альтернативным источником информации о положении нулевой изотермы для решения задач метеолокации являются температурные профилемеры. Температурный профилемер относится к дистанционным средствам измерения параметров атмосферы, а принцип его работы основан на методах радиометрии. С помощью температурного профилемера можно оперативно получать информации о профиле температуры на аэродроме и, следовательно, он может выступать источником необходимых для метеорологической радиолокационной станции данных о нулевой изотерме, а также о изотерме -22°С, которая тоже используется для идентификации опасных метеоявлений. В настоящей статье проведен анализ пространственной изменчивости положения нулевой изотермы по данным двух температурных профилемеров. В результате экспериментальных исследований определено, что в радиусе около 10 километров от места установки профилемера измеренные профили температуры остаются практически неизменными. Этот результат может быть использован при разработке методик размещения средств метеорологического обеспечения полетов на аэродроме. Практический интерес также представляют аналогичные исследования для аэродромов, расположенных в горных, приморских и других географических регионах России
Анализ результатов испытаний и сертификации метеорологического радиолокационного комплекса ближней аэродромной зоны
Get PDFThe article presents the tasks, characteristic features, tactical and technical characteristics, the possible location and scope of the near-airfield meteorological radar complex. The analysis is made of the comparison of meteorological radar data from the near-airfield meteorological radar complex with reliable sources of meteorological information obtained during preliminary, acceptance, certification tests. The features of carrying out during the validation tests of meteorological radar data of the near-airfield meteorological radar complex are described, namely: dangerous meteorological phenomena (showers of different intensities, thunderstorms with a probability of 30-70%, 71-90%, > 90%, hail of varying degrees of intensity, squall of different intensities), velocity and direction of movement of cloud formations, vector velocity field. Examples of comparing the data of the near-airfield meteorological radar complex with data from a priori reliable sources of information are shown in the form of maps, graphs and tables. It is shown that the data of the near-airfield meteorological radar complex were obtained during testing and certification covering the warm and cold periods of the year, the sample size is statistically significant (except for the sample to assess the vector velocity field from data of aircraft and radar due to the spatial-temporal features comparing data from the two indicated information sources). It was established that the near-airfield meteorological radar complex provides acceptable in accordance with the requirements the construction quality of meteorological phenomena maps, the vector velocity field and the estimation of the cloud formations movement vector. The article illustrates the results of the statistical analysis of the data of the near-airfield meteorological radar complex, obtained personally by the author of the article. Analysis of meteorological data of the near-airfield meteorological radar complex was carried out with the aim of further exploitation of the near-airfield meteorological radar complex.В статье представлены решаемые задачи, характерные особенности, тактико-технические характеристики, возможное размещение и область применения метеорологического радиолокационного комплекса ближней аэродромной зоны. Произведен анализ результатов сравнения метеорологических радиолокационных данных метеорологического радиолокационного комплекса ближней аэродромной зоны с достоверными источниками метеорологической информации, полученных в ходе предварительных, приёмочных, сертификационных испытаний. Описаны особенности проведения в ходе испытаний валидации метеорологических радиолокационных данных метеорологического радиолокационного комплекса ближней аэродромной зоны, а именно: опасных метеорологических явлений (ливни разной интенсивности, грозы вероятности 30–70 %, 71–90 %, > 90 %, град разной степени интенсивности, шквал различной интенсивности), скорости и направления перемещения облачных образований, векторного поля скорости. Показаны примеры сопоставления данных метеорологического радиолокационного комплекса ближней аэродромной зоны с данными из априорно достоверных источников информации в виде карт, графиков и таблиц. Показано, что результаты данных метеорологического радиолокационного комплекса ближней аэродромной зоны получены в ходе испытаний и сертификации с охватом тёплого и холодного периодов года, объём выборки является статистически значимым (кроме выборки для оценки качества построения векторного поля скорости по самолётным и радиолокационным данным ввиду особенности пространственно-временнóго сопоставления данных двух указанных источников). Установлено, что метеорологический радиолокационный комплекс ближней аэродромной зоны обеспечивает приемлемое в соответствии с требованиями качество построения карт метеорологических явлений, векторного поля скорости и оценку вектора перемещения облачных образований. В статье проиллюстрированы результаты статистического анализа данных метеорологического радиолокационного комплекса ближней аэродромной зоны, полученные автором статьи лично. Анализ метеорологических данных метеорологического радиолокационного комплекса ближней аэродромной зоны осуществлён в целях дальнейшей эксплуатации метеорологического радиолокационного комплекса ближней зоны аэродрома
Использование современных методов кластеризации для параметрической диагностики неисправностей турбовентиляторных двигателей
No full textThe 21st century aviation and aerospace technologies have evolved and become more complex and technical. Turbofan jet engines as well as their cousins, the rocket engines (liquid/solid) have gone through several design upgrades and enhancements during the course of their design and exploitation. These technological upgrades have made engines very complex and expensive machines which need constant monitoring during their working phase. As the demand and use of such engines is growing steadily, both in the civilian and military sectors, it becomes necessary to monitor and predict the behavior of parametric data generated by these complex engines during their working phases. In this paper flight parameters such as Exhaust Gas Temperature (EGT), Engine Fan Speeds (N1 and N2), Fuel Flow (FF), Oil Temperature (OT), Oil Pressure (OP), Vibration and others where used to determine engine fault. All turbo fan engines go through several distinctly different working phases: Take-off phase, Cruise phase and Landing phase. Recording generated parametric data during these different phases leads to a massive amount of in-flight data and maintenance reports, which makes the task of designing and developing a fault diagnostic system highly challenging. It becomes imperative to use modern techniques in data analysis that can handle large volumes of generated data and provide clear visual results for determining the technical status of the engine under investigation/monitoring. These modern techniques should be able to give clear and objective assessment of the object under investigation. Cluster analysis methods based on Neural Networks such as c-means, k-means, self-organizing maps and DBSCAN algorithm have been used to build clusters. Differences in cluster groupings/patterns between healthy engine and engine with degraded performance are compared and used as the bases for defining faults. Fault diagnosis plays a crucial role in aircraft engine management. Timely and accurate detection of faults is the foundation on which maintenance turnaround times, operational costs and flight safety are based. The data used in this paper for analysis was obtained from flight data recorder during one flight cycle. The final decision on a fault is taken by an engineer.Авиационные и аэрокосмические технологии XXI века эволюционировали и стали более сложными и техническими. Турбореактивные двигатели, а также их собратья, ракетный двигатель (жидкий/твердый) прошли через несколько конструктивных улучшений и усовершенствований в ходе их проектирования и эксплуатации. Эти технологические усовершенствования сделали двигатели очень сложными и дорогими машинами, которые нуждаются в постоянном контроле во время их рабочей фазы. По мере того как спрос и использование таких двигателей неуклонно растут как в гражданском, так и в военном секторах, становится необходимым отслеживать и прогнозировать поведение параметрических данных, генерируемых этими сложными двигателями во время их рабочих фаз. В работе для определения неисправности двигателя используются такие параметры полета, как температура выхлопных газов (EGT), частоты вращения вентиляторов двигателя (N1 и N2), расход топлива (FF), температура масла (OT), давление масла (OP), вибрация и другие. Все турбовентиляторные двигатели проходят через несколько отчетливо различающихся рабочих фаз: взлета, круиза и посадки. Запись генерируемых параметрических данных на этих различных этапах приводит к огромному количеству бортовых данных и отчетов о техническом обслуживании, что делает задачу проектирования и разработки системы диагностики неисправностей чрезвычайно перспективной. Становится необходимым использовать современные методы анализа данных, позволяющих обрабатывать большие объемы генерируемых данных и давать четкие визуальные результаты для определения технического состояния двигателя, являющегося объектом исследования/мониторинга. Эти современные методики должны быть способны дать четкую и объективную оценку исследуемому объекту. Для построения кластеров были использованы методы кластерного анализа, основанные на нейронных сетях таких, как c-means, k-means, самоорганизующиеся карты и алгоритм DBSCAN. Различия в кластерных группировках/паттернах между исправным двигателем и двигателем с пониженной производительностью сравниваются и используются в качестве основы для определения неисправностей. Диагностика неисправностей играет очень важную роль в управлении авиационными двигателями. Своевременное и точное обнаружение неисправностей является основой, на которой базируются сроки выполнения технического обслуживания, эксплуатационные расходы и безопасность полетов. Данные, использованные в работе для анализа, были получены с бортового самописца в течение одного полетного цикла. Окончательное решение о неисправности принимает инженер
Экспериментальные исследования непреднамеренного вращения одновинтовых вертолетов по рысканию
No full textAviation accidents related to unintentional rotation may periodically occur while flying single-rotor helicopters. On-time and correct actions may help the pilot to find the way out of this hazardous situation. But it is also important to understand the situation which contributes to the unanticipated yaw occurrence, and whether there are any factors which can stop the pilot from preventing such unintentional rotation, in order to avoid these conditions. Literature analysis shows that researchers studying this phenomenon don’t have the shared vision on unanticipated yaw occurrence conditions. In regards to this fact the decision to carry out a series of wind tunnel experiments using helicopter model and propeller was taken. The main object of research was a radio-controlled model of the Blade 130 x helicopter, mounted on a platform rotating around a vertical axis, which was installed on a vertical strut. Research-laboratory aerodynamic complex belonging to the Aerodynamics, Design and Aircraft Strength Chair of Moscow State Technical University of Civil Aviation was used to generate airflow. A set of dynamic experiments was carried out to determine the conditions contributing to unanticipated yaw occurrence. The analysis of the experiments has shown that there is a range of sliding angles at a certain speed of the incoming air flow which makes the helicopter yaw balancing impossible, and if the helicopter occasionally gets into this range, it inevitably leads to the unintended rotation of the helicopter on the yaw occurrence. Helicopter yaw trim inability occurs at negative sideslip angles because of tail rotor thrust decrease due to the incoming airflow blowing which decreases the blades angles of attack and worsens helicopter airframe aerodynamic moment that coincides in direction with main rotor torque if helicopter airframe possesses directional stability. In these conditions the required tail rotor pitch is greater than the available pitch so the pilot is not able to counteract the initiated unanticipated yaw rotation of the helicopter that has begun. The possibility of helicopter unanticipated yaw rotation caused by the impact of the main rotor on the tail rotor was not experimentally confirmed. It was impossible to create the conditions of unanticipated yaw occurrence during the experiments because of the tail rotor vortex ring state.При выполнении полетов на одновинтовых вертолетах периодически происходят авиационные происшествия, связанные с возникновением непреднамеренного вращения вертолета по рысканию. Своевременные и правильные действия летчика могут привести к выходу из данной опасной ситуации. Но важно также понимать, при каких условиях возникает непреднамеренное вращение, и существуют ли такие условия, при которых летчик не может повлиять на непреднамеренное вращение, чтобы по возможности избегать попадания в эти условия. Как показывает анализ литературы, у исследователей, изучающих данное явление, нет единого мнения об условиях возникновения непреднамеренного вращения. В связи с этим было решено провести ряд экспериментов с моделями вертолета и воздушного винта в аэродинамической трубе. В качестве основного объекта исследования использовалась радиоуправляемая модель вертолета Blade 130 X, закрепленная на вращающейся вокруг вертикальной оси платформе, которая была установлена на вертикальной державке. Для создания воздушного потока использовался учебнолабораторный аэродинамический комплекс кафедры «Аэродинамика, конструкция и прочность летательных аппаратов» Московского государственного технического университета гражданской авиации (МГТУ ГА). Была произведена серия динамических экспериментов с целью определения условий, при которых может возникнуть режим непреднамеренного вращения. Анализ экспериментов показал, что существует диапазон углов скольжения, в котором при определенной скорости набегающего потока воздуха балансировка вертолета по рысканию невозможна, и при попадании вертолета в данный диапазон это неминуемо приводит к возникновению непреднамеренного вращения вертолета по рысканию. Невозможность балансировки вертолета по рысканию возникает при отрицательных углах скольжения из-за снижения тяги рулевого винта вследствие обдувки его набегающим потоком воздуха на уменьшение углов атаки лопастей, что усугубляется воздействием аэродинамического момента планера вертолета, направленного в сторону действия реактивного момента несущего винта, если планер вертолета обладает путевой устойчивостью. В этих условиях потребный шаг рулевого винта больше, чем располагаемый, в связи с чем летчик не в состоянии парировать начавшееся непреднамеренное вращение вертолета по рысканию. Возможность начала непреднамеренного вращения вертолета по рысканию из-за влияния несущего винта на рулевой винт в экспериментах не подтвердилась. В экспериментах также не удалось создать условия, при которых возникло бы непреднамеренное вращение из-за появления режима «вихревого кольца» на рулевом винте
Идентификация моделей систем из потенциально-потоковых уравнений на основе глубокого обучения по экспериментальным данным
No full textThe functioning of various systems (in particular technical objects, living cells, the atmosphere and the ocean, etc.) is determined by the course of physical and physico-chemical processes in them. In order to model physicochemical processes in the general case, the authors previously developed a potential-flow method based on an experimental study (on the results of system tests) of the properties of substances and processes. In the general case, from these experimental data, many possible values of these properties are obtained. Knowing these properties of substances and processes, the initial state of the system, external influences on it (or the set of possible values of these quantities), we can analyze the dynamics of physicochemical processes in this system, and from it the dynamics of the characteristics of this system that have practical meaning. Thus, from the system of equations of this method, a relationship is obtained between the unobservable characteristics of these systems with the observed characteristics of the systems and laboratory systems under consideration (in which the properties of substances and processes in the system under study are experimentally studied). As the potential flow equations describing the physicochemical processes are generally quite complicated for analytical transformations, the aforementioned relationship must be obtained by numerical methods. The present work is devoted to the use of deep learning as a universal approximator for obtaining the described connection between the characteristics of arbitrary systems. These models are trained on the dynamics of the characteristics of the systems under consideration, obtained from potential-flow equations of physicochemical processes in them for different values of the parameters that determine the properties of substances and processes in these systems, their initial states, and external influences.Функционирование различных систем (в частности, технических объектов, живых клеток атмосферы и океана и т.д.) определяется протеканием в них физических и физико-химических процессов. Для моделирования физико-химических процессов в общем случае ранее авторами был разработан потенциально-потоковый метод, основанный на экспериментальном исследовании (на результатах испытаний систем) свойств веществ и процессов. В общем случае из этих экспериментальных данных получается множество возможных значений этих свойств. Зная эти свойства веществ и процессов, начальное состояние системы, внешние воздействия на нее (или множество возможных значений этих величин), мы можем анализировать динамику физико-химических процессов в этой системе, а из нее - динамику имеющих практический смысл характеристик этой системы. Таким образом, из системы уравнений этого метода получается связь ненаблюдаемых характеристик этих систем с наблюдаемыми характеристиками рассматриваемых систем и лабораторных систем (в которой экспериментально исследуются свойства веществ и процессов в рассматриваемой системе). Т.к. потенциально-потоковые уравнения, описывающие физико-химические процессы, в общем случае достаточно сложные для аналитических преобразований, то вышеупомянутую связь необходимо получать численными методами. Настоящая работа посвящена использованию глубокого обучения как универсального аппроксиматора для получения описанной связи между характеристиками произвольных систем. Эти модели обучаются на динамиках характеристик рассматриваемых систем, полученных из потенциально-потоковых уравнений физикохимических процессов в них при разных значениях параметров, определяющих свойства веществ и процессов в этих системах, их начальных состояниях, внешних воздействиях