Civil Aviation High TECHNOLOGIES (E-Journal) / Научный вестник МГТУ ГА
Not a member yet
885 research outputs found
Sort by
Определение характеристик конечных участков стандартных маршрутов прибытия с помощью аппарата системы массового обслуживания
Get PDFThe article solves the problem of determining the probabilistic characteristics of the STARs legs which specify a sequencing technique of “point merge” and “trombone”-type considering the intensity of the air traffic flow and the formation of a queue. This task is closely related to the airspace efficiency, as well as to the limit values of flight safety performance. An application of the queueing system makes it possible to optimize the elements of the airspace structure on an objective basis, and in the event of considering the inverse problem to establish limit values for the air traffic flow characteristics. The characteristics of the “point merge” and “trombone”-type schemes become of prime importance in the air hub, where several airfields function of each other in a relatively small volume of airspace – as it happens in the Moscow air hub, so it is the given hub that is taken as a practical example. In this problem the basic model is the queueing system with limited-size queues where the optimal number of service channels in a stationary air traffic flow is determined in a probabilistic way. The stated model encapsulates the essence of the “trombone” or “point merge”-type scheme, where the number of service channels corresponds to the number of flight levels on the arc of the “point merge” or on the horizontal flight segment of the “trombone”. Now, the number of such flight levels, as a rule, corresponds to the number of standard arrival routes involved in the formation of a “trombone” (“point merge”), which, from a practical point of view, is excessive. The task of using the mathematical apparatus of the queueing system is to determine the optimal number of flight levels – service channels of the model while establishing the required probability of its failure. As a mathematical model of the queueing system, the “trombone”-type scheme is used, and in the mentioned above example, the structure of the airspace is presented using the “point merge”-type scheme as a regulator of the aircraft sequence for landing. All the computations are performed for the certain intensity of air traffic flow for a specified airfield, considering the full-scale application of continuous descent operations and continuous climb operations (CDO, CCO). As a result of solving the problem, the value for the optimal number of flight levels on the “trombone” or “point merge”-type scheme was obtained, and the dependence of the number of service channels (flight levels on the “trombone” or “point merge”) on the value of the given probability of the queueing system failure was shown. The proposed approach to the airspace structure formation has prospects for implementation.В статье решается задача определения вероятностных характеристик участков стандартных маршрутов прибытия, определяющих порядок построения очереди на посадку типа «веер» и «тромбон», с учетом интенсивности потока движения воздушных судов и размера возникающей очереди. Данная задача тесно связана с эффективностью использования воздушного пространства, а также с предельными значениями характеристик безопасности полетов. Применение аппарата системы массового обслуживания позволяет оптимизировать элементы структуры воздушного пространства на объективной основе, а в случае рассмотрения обратной задачи установить предельные значения характеристик потока воздушного движения. Особую значимость характеристики схем типа «веер» и «тромбон» приобретают в аэроузле, где в относительно небольшом объеме воздушного пространства, независимо друг от друга функционируют несколько аэродромов. Так происходит в московском аэроузле, поэтому именно этот узел принят в качестве практического примера. Как базовая модель в данной задаче рассматривается система массового обслуживания с очередями ограниченного размера, где вероятностным способом производится поиск оптимального количества каналов обслуживания в стационарном потоке воздушного движения. Такая модель определяет суть схемы типа «тромбон» или«веер», где количество каналов обслуживания соответствует количеству эшелонов на дуге веера или на участке горизонтального полета тромбона. На настоящий момент количество таких эшелонов, как правило, соответствует количеству стандартных маршрутов прибытия, участвующих в формировании тромбона (веера), что с практической точки зрения является избыточным. Задача использования математического аппарата системы массового обслуживания состоит в определении оптимального количества эшелонов – каналов обслуживания модели при установлении требуемой вероятности ее отказа. В качестве математической модели системы массового обслуживания применена схема типа«тромбон», а в приведенном примере представлена структура воздушного пространства с применением схемы типа«веер» в качестве регулятора очереди воздушных судов на посадку. Все расчеты произведены для определенной интенсивности потока воздушного движения на конкретный аэродром с учетом полноценного применения режимов постоянного снижения и набора (CDO, CCO). В результате решения задачи получено значение оптимального количества эшелонов на схеме типа «тромбон» или «веер», а также показана зависимость количества каналов обслуживания (эшелонов на тромбоне или веере) от значения заданной вероятности отказа системы массового обслуживания. Предлагаемый подход к организации структуры воздушного пространства имеет перспективы внедрения
Разработка технического решения по предупреждению попадания одновинтового вертолета в неуправляемое вращение
Get PDFThe phenomenon of a single-rotor helicopter entering an unintended left rotation with the further development of an uncontrolled turn periodically arises while operating this type of helicopter, both in Russia and abroad. This phenomenon can lead to serious aviation incidents and even disasters. Currently, there is no unambiguous justification for the phenomenon of "uncontrolled" U-turn and the causes of occurrence, since the operating conditions of the tail rotor (TR), especially at low-speed modes, depend on many factors. These factors include, firstly, wind direction and speed, T/R “vortex ring", as well as the impact of the main rotor vortex trace. One of the explanations for this phenomenon lies in the special specifics of the yaw trim of a singlerotor helicopter, which is provided by the tail rotor. These papers emphasize that the change in wind speed and direction which affects the helicopter, and the TR is the main cause of the unintentional left turn. Currently, there are no tools and methods for determining the wind effect on the TR in order to develop a warning signal for a pilot about a change in the nature of the TR flow and an alert about the occurrence of uncontrolled rotation. This paper proposes the system for measuring the TR air flow using a special sensor that allows us to measure the inductive air flow velocity of a small value in an aerodynamic way without additional various electronic transformations that are inherent in conventional Pitot tube probes. The use of such a measurement system makes it possible to identify the probability of a dangerous situation, to inform the pilot and help him take the proper actions. Явление попадания одновинтового вертолета в непреднамеренный разворот влево с дальнейшим развитием неуправляемого разворота периодически возникает в процессе эксплуатации такого типа вертолетов как в России, так и за рубежом. Это явление может приводить к серьезным авиационным инцидентам и даже к катастрофам. В настоящее время нет однозначного обоснования явления «неуправляемый разворот» и причин его возникновения, так как условия работы рулевого винта, особенно на режимах малых скоростей, зависят от многих факторов. К этим факторам относятся в первую очередь направление и скорость ветра, «вихревое кольцо» на рулевом винте, а также влияние вихревого следа от несущего винта. Одно из объяснений этого явления – особенности путевой балансировки одновинтового вертолета, которая обеспечивается рулевым винтом. Главной причиной возникновения непреднамеренного разворота влево в исследованиях указывают изменение скорости и направления ветра, действующего на вертолет и рулевой винт в частности. В настоящее время отсутствуют инструментальные средства и методика определения ветрового воздействия на рулевой винт для выработки предупреждения летчику об изменении характера обтекания рулевого винта и о возникновении неуправляемого вращения. В данной работе предлагается система измерения воздушного потока на рулевом винте с помощью специального датчика, позволяющего измерить аэродинамическим способом непосредственно индуктивную скорость воздушного потока малой величины без дополнительных различных электронных преобразований, которые присущи традиционным датчикам типа ПВД. Применение такой системы измерений позволяет определить приближение опасной ситуации, дать информацию летчику и помочь ему предпринять правильные действия
Разработка модели утилизации космического мусора при сжигании в атмосфере
Get PDFDue to the increasing use of outer space, the issue of space debris disposal (SD) is becoming an urgent problem. Of the known disposal methods (using a solar sail, atmospheric resistance, electrodynamic cable system, laser, ion flow, gravitational cleaner, contact method), the article focuses on the method of burning up space debris in the Earth’s atmosphere by engaging it with a special device for collecting SD and impulse emitting by a debris collector to deorbit with certain parameters. Based on the methodologies of computing the trajectories of the object descent via the extra-atmospheric and atmospheric areas, as well as heat calculation, a mathematical model was developed in the Mathcad system to calculate the timespan required for the complete destruction of SD in the Earth's atmosphere. A comparative analysis was carried out on the accumulated heat flux, as well as on the duration and altitude at which SD, containing aluminum or refractory metals such as titanium and tungsten, will burn up. The altitudes optimal for burning up SD were determined and evaluated. They are acceptable according to the criterion of public safety. The conducted computational experiment revealed that SD made of an aluminum alloy weighing 10 kg burns up at an altitude of 94.9 km, a 17 kg titanium piece burns at an altitude of 94.7 km, a 73 kg tungsten piece does at an altitude of 97.7 km. Thus, this model allows us to classify the existing SD objects into those that can burn up in the atmosphere before reaching a given altitude (not reaching the Earth’s surface), and those that require the employment of other methods to clean space from debris.В связи с увеличивающимся использованием космического пространства актуальной проблемой становится вопрос утилизации космического мусора (КМ). Из известных способов утилизации (с использованием солнечного паруса, сопротивления атмосферы, электродинамической тросовой системы, лазера, ионного потока, гравитационного уборщика, контактного метода) в статье акцентируется внимание на способе сжигания космического мусора в атмосфере Земли путем его зацепления специальным аппаратом для сбора космического мусора и выдачи импульса мусоросборщиком для схода с орбиты, имеющей определенные параметры. На основе методик расчета траекторий спуска объекта на внеатмосферном и атмосферном участках, а также теплового расчета разработана математическая модель в системе Mathcad для расчета времени, которое требуется для полного уничтожения космического мусора в атмосфере Земли. Проведен сравнительный анализ по накопленному тепловому потоку, а также по продолжительности и высоте, на которой сгорит космический мусор, содержащий алюминий либо такие тугоплавкие металлы, как титан и вольфрам. Определены и оценены высоты, оптимальные для сжигания КМ. Они приемлемы по критерию безопасности населения. В результате проведенного вычислительного эксперимента выявлено, что космический мусор из алюминиевого сплава массой 10 кг сгорает на высоте 94,9 км, из титана 17 кг сгорает на высоте 94,7 км, из вольфрама 73 кг сгорает на высоте 97,7 км. Таким образом, данная модель позволяет разделить существующие объекты космического мусора на те, которые смогут сгореть в атмосфере до достижения заданной высоты (не достигнув поверхности земли), и на те, к которым необходимо применять другие методы для очистки космического пространства от мусора
Модели и алгоритмы поддержки принятия решений и их использование в тренажерной подготовке специалистов управления воздушным движением
Get PDFThe organization of safe and efficient transportation of goods and passengers by air requires the rationalization of the air traffic control system. It is from the operating results of this system that all the qualitative characteristics of the transportation process depend on. At the same time, a special role in this system is given to the control unit inclusive of one or more air traffic control specialists, whose main professional duty is to control air traffic within their area of responsibility based on continuous monitoring of the air situation. As part of this activity, controllers daily make important decisions, the correctness of which directly affects the integrity of aircraft, crews, and passengers. The stated above causes the crucial significance of high-quality training of air traffic control specialists, encompassing the development of skills and abilities, based on specialized training complexes. Therefore, within the framework of this article, an analysis of modern simulators for training controllers was carried out, which made it possible to emphasize their identical structural elements. Additionally, the weaknesses of modern simulator training were identified, associated with the significant labor costs for instructors and the obvious deficiency of reserves for expanding the typical composition of risk events. With reference to the stated above, the key characteristics of an optimally built training complex were worked out, based on the use of modern decision-making support systems in the process of air traffic control specialists training. Adaptation of these models and algorithms will automate the instructor’s position and ensure the dynamism of the system in the field of replenishment of possible air traffic options.Организация безопасной и эффективной перевозки грузов и пассажиров воздушным транспортом требует рационализации системы управления воздушным движением. Именно от результатов деятельности данной системы зависят все качественные характеристики перевозочного процесса. При этом особая роль в данной системе отводится диспетчерскому блоку, включающему одного или нескольких специалистов управления воздушным движением, основной профессиональной обязанностью которых является управление воздушным движением в пределах зоны их ответственности на основе непрерывного контроля воздушной обстановки. В рамках данной деятельности диспетчеры ежедневно принимают важные решения, от правильности которых напрямую зависит целостность воздушных судов, безопасность экипажей, пассажиров. Отмеченное выше обуславливает высокую значимость качественной подготовки специалистов управления воздушным движением, в том числе в границах отработки умений и навыков на основе специализированных тренажерных комплексов, поэтому в рамках статьи проведен анализ современных тренажеров для подготовки диспетчеров, который позволил выделить их идентичные конструктивные элементы. Дополнительно было произведено выделение слабых сторон современной тренажерной подготовки, заключающихся в наличии значительных затрат труда инструкторов и практическом отсутствии резервов расширения типового состава рисковых событий. На основании изложенного были проработаны ключевые характеристики оптимально выстроенного тренажерного комплекса, в основу которого положено использование в процессе обучения специалистов управления воздушным движением современных систем поддержки принятия решений. Адаптация данных моделей и алгоритмов позволит автоматизировать место инструктора и обеспечить динамичность системы в области пополнения возможных вариантов воздушного движения
Автоматизация обработки аэронавигационной информации на основе многоагентных технологий
Get PDFProgress in the development of computer engineering provides an opportunity to address a wider variety of challenges using computer software systems. The task of automatic aeronautical navigation information processing is referred to the number of such issues. This stipulates the necessity to adopt new approaches to design and develop similar systems. One of these approaches is based on the application of the collective activity idea of a set of agents – multi-agent technologies. In this regard, the purpose of the article is to consider the features of the automated aeronautical navigation information processing implementation on the basis of multi-agent technologies. To achieve this goal, the problem-structural methodology of hybrid systems synthesis, which allows us to create self-organizing models, was selected. Each element of which develops, obtaining data and knowledge from other elements. In the research process, a formal definition of the multi-agent system of automatic aeronautical information processing is presented, which involves a set of agents, environment of agent functioning, a set of permissible relations between agents, description of rules for forming a network of agents, a set of individual and joint actions, communication interactions, behavior and actions strategies, a possibility of system evolution. Furthermore, an emphasis is placed on the description of each agent. For this purpose, the authors propose to use four elements: a set of variables, inputs and outputs, an autonomous technique that performs appropriate changes over a set of variables. As agents, the paper comes up with the idea to use the following: Pilots Notification Agent, Preflight Information Bulletin Agent, Data Generation Agent, Aviation Processes Agent, Aviation Database Generation Agent, Aeronautical Maps Creation Agent, Aeronautical Data Set Export/Import Agent, Publications and References Agent. In addition, the article presents the multi-agent system diagram of automated aeronautical information processing and describes in detail processing an application in the agent using the mathematical expression. The results, obtained in the course of investigations, can be used to improve the effectiveness of the analytical component in the structure of the system to form the direct and reverse coordination relationship while solving aerial navigation problems.Прогресс в развитии средств вычислительной техники обеспечивает возможность решать все более широкий класс задач с помощью программных систем, к числу таких задач относится задача автоматической обработки аэронавигационной информации. Это обусловливает необходимость использования новых подходов к проектированию и разработке таких систем. Один из этих подходов основан на применении идеи коллективной деятельности совокупности агентов – многоагентных технологий. В связи с этим цель статьи заключается в рассмотрении особенностей реализации автоматизированной обработки аэронавигационной информации на основе многоагентных технологий. Для достижения обозначенной цели была выбрана проблемно-структурная методология синтеза гибридных систем, которая позволяет создавать самоорганизующиеся модели, каждый элемент которых развивается, получая данные и знания от других элементов. В процессе исследования представлено формальное определение многоагентной системы автоматической обработки аэронавигационной информации, которое включает в себя множество агентов; среду функционирования агентов; совокупность допустимых взаимоотношений между агентами; описание правил формирования сети агентов; набор индивидуальных и совместных действий, коммуникационных взаимодействий, стратегий поведения и поступков; возможность эволюции системы. Также детальное внимание уделено описанию каждого агента, для чего авторами предложено использовать четыре элемента: множество переменных, входы и выходы, автономный метод, который выполняет соответствующие изменения над множеством переменных. В качестве агентов предложено использовать следующие: агент уведомления для летчиков, агент предполетных информационных бюллетеней, агент создания данных, агент авиационных процессов, агент формирования авиационной базы данных, агент создания аэронавигационных карт, агент экспорта (импорта) набора аэронавигационных данных, агент публикаций и справочников. Кроме того, в статье представлено схематическое изображение многоагентной системы автоматизированной обработки аэронавигационной информации и в математическом выражении подробно описан процесс обработки заявки в агенте. Полученные в процессе исследования результаты могут использоваться для повышения эффективности аналитической составляющей в структуре системы формирования прямых и обратных координационных связей при решении задач аэронавигации
Исследование влияния смещения двигателя по крылу воздушного судна на распространение конденсационного следа
Get PDFWith the publication of this article, the authors continue their research into the interaction of vortex and condensation trails behind aircraft, which has begun in the previously published articles in the Civil Aviation High Technologies of the Moscow State Technical University of Civil Aviation. This paper presents the investigation results of the influence of engine displacement along the A320 aircraft wing on the development and propagation of a contrail. It should be clear that a contrail is a product of aviation fuel combustion in the engine and represents condensed moisture in the form of ice crystals, which is formed under certain conditions of the atmosphere. As numerous studies and observations have shown, contrails can affect the heat exchange processes in the atmosphere and deteriorate the environment contributing to the greenhouse effect. This is especially true for the areas where numerous airways pass. It was noted that inboard engine displacement or, vice versa, outboard affects the development and propagation of a contrail. Therefore, when forming the aerodynamic configuration of the future aircraft, designers should take this aspect into account. The fact is that a wake vortex, which is formed behind the aircraft, impacts the contrail in different ways, depending on the engine proximity to the vortices, trailing from the airframe. Let us point out that a wake vortex is the area of the disturbed airflow behind the aircraft, generated as a result of its movement. A contrail, interacting with a vortex one, dissipates in the atmosphere, and the substances, composing a contrail, lose their concentration. It is also significant that a contrail, interacting with a wake vortex, can reveal its structure and visualize the wake vortex propagation and decay processes. In this paper, a special computational software application, based on the discrete vortex method, was used to study the influence of engine displacement along the A320 aircraft wing on the development and propagation of a contrail. When calculating the characteristics of a wake vortex, it takes into consideration the aircraft weight, speed and altitude, flight configuration, ambient conditions, axial velocity in the vortex core and some other factors. This complex passed the required testing and the state registration. A variety of activities was undertaken to validate and verify the developed complex, confirming the operability of its programs and the reliability of the results obtained. The results obtained allow us to understand how engine displacement along the A320 aircraft wing influences the contrail development and propagation.Публикацией данной статьи авторы продолжают исследования взаимодействия вихревого и конденсационного следов за воздушными судами, начатые в ранее опубликованных статьях в «Научном Вестнике МГТУ ГА». В данной работе приводятся результаты исследования влияния смещения двигателя по крылу самолета А-320 на развитие и распространение конденсационного следа. Напомним, что конденсационный след является продуктом сгорания авиационного топлива в двигателе и представляет собой сконденсированную влагу в виде ледяных кристаллов, которая образуется при определенных состояниях атмосферы. Как показали многочисленные исследования и наблюдения, конденсационные следы могут влиять на теплообменные процессы в атмосфере и, способствуя парниковому эффекту, ухудшать экологию. Особенно это актуально для местности, где проходят многочисленные воздушные транзитные трассы воздушных судов. Было замечено, что смещение двигателя по крылу ближе к фюзеляжу или, наоборот, дальше от фюзеляжа влияет на развитие и распространение конденсационного следа. Поэтому при формировании аэродинамической компоновки будущего самолета конструкторам надо учитывать и этот аспект. Дело в том, что вихревой след, образующийся за воздушным судном, по-разному воздействует на конденсационный след в зависимости от близости двигателя к вихрям, сходящим с планера самолета. Заметим, что вихревой след – это область возмущенного воздушного потока за самолетом, образующаяся в результате его движения. Конденсационный след, взаимодействуя с вихревым, рассеивается в атмосфере, а вещества, входящие в состав конденсационного следа, теряют свою концентрацию. Отметим также, что конденсационный след, взаимодействуя с вихревым следом, может выявлять его структуру, а также визуализировать процессы распространения и затухания вихревого следа. В данной работе для исследования влияния смещения двигателя по крылу самолета А-320 на развитие и распространение конденсационного следа был использован специальный расчетно-программный комплекс, базирующийся на методе дискретных вихрей. В нем при расчете характеристик вихревого следа учитываются полетный вес, скорость и высота полета самолета, его полетная конфигурация, атмосферные условия, осевая скорость в ядре вихря и некоторые другие факторы. Этот комплекс прошел необходимую апробацию и государственную регистрацию. Был выполнен ряд мероприятий по валидации и верификации разработанного комплекса, подтверждающих работоспособность программ, входящих в него, и достоверность получаемых результатов. Получены результаты, которые позволяют понять, как влияет смещение двигателя по крылу самолета А-320 на развитие и распространение конденсационного следа
Оценка воздействия помеховых сигналов на решающее устройство приемо-анализирующего тракта цифровых радиотехнических систем
Get PDFCurrently, due to the increasing complexity of navigation support for aircraft (A/C), with the growth of requirements for them, it is increasingly necessary to develop systems for integrated processing of navigation information. The facilities for radio engineering flights support and aeronautical telecommunications are the main source of collecting processing and presenting information about the air situation to the traffic control staff. They are also used to solve the number of navigation problems. At the same time, the level of flight safety, along with the capacity of air traffic control zones depending on the decision of the ATC unit, is largely specified by the reliability of the various input information provided. At another point, most sophisticated digital tools for radio engineering flights support and aeronautical telecommunications at the output of the receiving-analyzing route have a decision or threshold circuit, the actuation of which, as a result of exposure to a mixture of noise and interference signals, reduces the reliability of information due to bursts of signal distribution, provided that impulse interference affecting the equipment and mush of receivers are not correlated. The work provides an estimate of the average amount of signal bursts at the output of the decision circuit taking into consideration the analysis of the probabilistic characteristics of the signals under consideration. For noises subject to the Rayleigh distribution and narrow-band impulse interference with a zero-mean value, the mathematical expectations of the average response time and the average number of positive bursts of the estimated process are found. The case of interfacing two airway surveillance radars “Skala-M” and “ATCR-22”, which have virtually identical operating characteristics, is analyzed. The dependence of the burst duration is calculated for the situation when the “Skala-M” radar is a source of unintended EMI for the “ATCR-22” radar.В настоящее время в связи с возрастающей сложностью навигационного обеспечения воздушных судов, с ростом требований, предъявляемых к ним, все более необходимой является разработка систем комплексной обработки навигационной информации. Средства радиотехнического обеспечения полетов и электросвязи (РТОПиЭС) являются основным источником сбора, обработки и представления информации о воздушной обстановке диспетчерскому составу службы движения, а также служат для решения ряда навигационных задач. При этом уровень безопасности полетов наряду с пропускной способностью зон управления воздушным движением, зависящие от решения соответствующего диспетчера, в значительной степени определяется достоверностью представляемой разнообразной входной информации. В свою очередь, большинство современных цифровых средств радиотехнического обеспечения полетов и электросвязи на выходе приемо-анализирующего тракта имеют решающее или пороговое устройство, срабатывание которого в результате воздействия смеси шумовых и помеховых сигналов снижает достоверность информации за счет выбросов сигнального распределения, при условии что импульсные помехи, воздействующие на оборудование, и собственные шумы приемников не коррелированы. В работе приводится оценка среднего количества выбросов на выходе решающего устройства с учетом анализа вероятностных характеристик рассматриваемых сигналов. Для шумов, подчиненных распределению Рэлея, и узкополосной импульсной помехи с нулевым средним значением найдены математические ожидания среднего времени пребывания и среднего числа положительных выбросов оцениваемого процесса. Анализируется случай взаимодействия двух обзорных трассовых радиолокаторов «Скала-М» и ATCR-22, имеющих практически идентичные тактико-технические характеристики. Рассчитана зависимость длительности выбросов для ситуации, когда радиолокатор «Скала-М» является источником непреднамеренных электромагнитных помех для радиолокатора ATCR-22
Решение задачи оптимизации в целях проектирования сетчатой структуры из полимерных композиционных материалов с наружной обшивкой
Get PDF In recent years, the urgency of the problem of launch vehicles load-bearing elements optimal design has continued to grow. One of the widespread structural designs is an anisogrid lattice structure made of polymer composite materials. Such structures are mass-produced and used as load-bearing bodies of space vehicles or fuselage compartments of atmospheric aircraft of advanced structural design. Until now, the weight and parameters of the skins used in products of rocket and space equipment have not been considered when solving optimal design problems, and the design problem has been reduced to optimizing lattice structures without skin. At the same time, the very use of skins for both atmospheric aircraft and load-bearing elements for space applications is a fairly common practice. However, not considering the availability of skin when designing a lattice load-bearing shell can lead to a significant increase in the mass of the structure with skin when applicable. The paper presents a method for the optimal design of lattice structures without ring ribs, but with the metal skin available, which can significantly reduce the weight of such structures, increasing the mass efficiency of products made of polymer composite materials used in aircraft. A confirmation of the results obtained with the help of an analytical solution and the results of a numerical experiment, obtained by modeling using the finite element method, is given. It is expected that the use of the proposed approach by considering the contribution of the skin response can lead to mass saving of the shell anisogrid structure up to 30 % compared with the methods of optimal design of lattice anisogrid structures currently used without considering the availability of skin in the design of the product. В последние годы продолжает возрастать актуальность задачи оптимального проектирования силовых элементов ракет-носителей. Одной из распространенных конструктивно-силовых схем является анизогридная сетчатая конструкция, выполненная из полимерных композиционных материалов. Такие конструкции серийно изготавливаются и используются в качестве силовых корпусов космических аппаратов или отсеков фюзеляжей атмосферных летательных аппаратов перспективных конструктивно-силовых схем. До настоящего момента вес и параметры применяемых в изделиях ракетно-космической техники обшивок не учитывались при решении задач оптимального проектирования, а задача проектирования сводилась к оптимизации сетчатых структур, лишенных обшивки. Вместе с этим само применение обшивок как для атмосферных летательных аппаратов, так и для силовых элементов космического назначения является довольно распространенной практикой. Однако неучитывание наличия обшивки при проектировании сетчатой силовой оболочки может приводить к значительному увеличению массы конструкции с обшивкой при необходимости ее использования. В работе приведена методика оптимального проектирования сетчатых конструкций без кольцевых ребер, но с наличием металлической обшивки, что позволяет значительно снизить вес таких конструкций, увеличивая массовую эффективность изделий из полимерных композиционных материалов, применяемых в летательных аппаратах. Приводится подтверждение результатов, полученных при помощи аналитического решения, и результатов численного эксперимента, полученных моделированием методом конечных элементов. Ожидается, что использование предлагаемого подхода за счет учета вклада работы обшивки может привести к экономии массы оболочечной конструкции до 30 % по сравнению с методиками оптимального проектирования сетчатых анизогридных структур, использующимися в настоящее время и не учитывающими наличие обшивки при проектировании изделия
К вопросу об эффективности программы совместной подготовки (переподготовки) авиадиспетчеров и пилотов
Get PDFThe purpose of the article is to conduct a statistical data analysis obtained after the experimental study. The experimental research deals with rating the trainees’ level of proficiency before and after the proposed method of the ATC and pilot joint training (retraining). It’s common knowledge that progress in aviation has moved far forward. The fourth, fifth and sixth-generation aircraft have come into existence. Aircraft and automated systems have become digital. In order to develop and implement ATM systems, ICAO has identified three fundamental concepts that will allow us to enhance human reliability in the future. One of the concepts is human-oriented automation. Automation involves the transition from the analog onboard and ground systems to digital ones. As a result, the onboard and ground systems, after modernization, will receive the fifth and sixth-generation abbreviation. Subsequently, a new approach will be required to train (retrain) air traffic controllers and pilots to operate these systems. To solve this problem, it is necessary to change the concept of training flight and traffic control personnel. The article provides an evaluation of the proposed new technique for the joint training (retraining) of ATC and pilots by conducting a statistical analysis of experimental data. The proposed training method will enable us to improve the quality of training, reduce a number of pilot and ATC errors, which are the underlying principles of the ICAO concept. The article presents the statistical analysis of data based on the Student t-criterion and the law of random variables distribution, which will make it possible to draw a conclusion about the effectiveness of the proposed method for training specialists.Целью статьи является проведение статистического анализа данных, полученных в результате экспериментального исследования. Экспериментальное исследование заключается в проверке уровня знаний обучаемых до и после применения предложенного метода совместной подготовки (переподготовки) авиадиспетчеров и пилотов. Как известно, прогресс в авиации шагнул далеко вперед. Появились воздушные суда четвертого, пятого и шестого поколений. Самолеты и автоматизированные системы стали цифровыми. В целях разработки и внедрения систем ATM ICAO определила три основополагающие концепции, которые позволят повысить надежность человека-оператора в будущем. Одной из концепций является автоматизация, ориентированная на человека. Автоматизация подразумевает переход от аналоговых бортовых и наземных систем к цифровым системам. В конечном результате бортовые и наземные системы после модернизации получат аббревиатуру пятого и шестого поколения. Вследствие чего будет необходим новый подход к подготовке (переподготовке) авиадиспетчеров и пилотов по обслуживанию этих систем. Для решения этой задачи необходимо изменить концепцию подготовки летного и диспетчерского состава. В статье дана оценка предложенного нового метода совместной подготовки (переподготовки) авиадиспетчеров и пилотов посредством проведения статистического анализа полученных экспериментальным путем данных. Предложенный метод подготовки позволит улучшить качество обучения, уменьшить количество ошибок авиадиспетчеров и пилотов, что является основными принципами концепции ICAO. В статье проведен статистический анализ данных по t-критерию Стьюдента и по закону распределения случайных величин, который позволит сделать вывод об эффективности предложенного метода подготовки специалистов
Модели начальных этапов проектирования магистральных пассажирских самолетов с учетом создания семейств
Get PDFThere is a tight connection between the Pre-Design (development of requirements for the designed airplane) and Conceptual Design stages while creating a new aircraft. Taking this connection into account would result in the design of more optimal aircraft that would have the appropriate advantage during operation. Previously when the ability to take such interconnections into the account was lacking the designers were forced to allocate certain reserves in the project based on previous design experience. The advancement of design, modeling and manufacturing methods allowed transitioning from allocating these reserves as means for possible error compensation to their planning or management. In particular, such planned reserves should be allocated in wing and landing gear at the Conceptual Design stage for the creation of passenger airplane families. The values of these reserves should be substantiated based on the evaluation of future functioning of the whole created airplane family within the airline fleet. This requires solving a problem of Pre-Design and requirements creation. Thus, the reserves become new design variables. The values of these new variables should be optimized together with the values of the existing “traditional” variables during airplane design. A model, which takes management of the aforementioned reserves into the account during airplane design, was constructed. The presented model is intended for usage within the framework of the models, which solve the problem of creation of a passenger airplane fleet at Pre-Design stage with taking the presence of an airplane family within this fleet into the account as well as optimization of this passenger airplane family. The model calculation results were verified for the trunk-route passenger airplanes of all main types with taking the existence of the appropriate families into the account. During verification the wing of each considered passenger airplane was sized for the appropriate family version with the maximum take-off weight. After that this wing was “fixed” and processed as initial data for the family version, statistics on which was used for checking the model calculation results. The verification demonstrated good correlation between the model calculation results and the available statistics. It also showed that the presented model can be used for the design of individual trunk-route passenger airplanes and families of all main types (short-, medium- and long-range).Существует тесная связь между этапами внешнего проектирования (этап разработки технического задания на проектируемый самолет) и концептуального проектирования. Учет этой связи дает возможность проектировать более близкий к оптимальному самолет. Современные технологии проектирования позволяют перейти от создания резервов в конструкции проектируемого самолета на основе предыдущего опыта к управлению этими резервами. Подобные проектные резервы, в частности, нужно закладывать в конструкции крыла и шасси на этапе концептуального проектирования для создания семейств пассажирских самолетов. Обоснование значений данных резервов производится на основе моделирования процессов будущего функционирования всего семейства в рамках парка, что в свою очередь требует решения задачи внешнего проектирования. В результате резервы становятся новыми проектными переменными (параметрами) и должны использоваться наряду с традиционными переменными при оптимизации облика летательного аппарата. Была создана модель, учитывающая управление вышеуказанными резервами при формировании облика. Данная модель представляет собой часть системы моделей, решающей задачи формирования парка пассажирских самолетов на этапе внешнего проектирования с учетом наличия в этом парке семейства самолетов и оптимизации данного семейства. Результаты вычислений модели были верифицированы для магистральных пассажирских самолетов основных классов с учетом факторов наличия соответствующих семейств. В ходе верификации крыло для каждого рассматриваемого пассажирского самолета рассчитывалось для максимальной по взлетному весу версии семейства и фиксировалось для той версии, статистика по которой использовалась для проверки результатов вычисления модели. В ходе верификации было выявлено хорошее соответствие результатов расчетов модели имеющейся статистике. Верификация показала, что созданная модель может использоваться для формирования облика и семейств пассажирских самолетов всех основных классов (ближне-, средне- и дальнемагистральных)