3 декабря 2020
Безопасность полётов самолёта нового поколения

В настоящее время Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) совместно с Центральным аэрогидродинамическим институтом имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ) и другими партнерами стал участником проекта создания научного центра мирового уровня (НЦМУ) «Сверхзвук», который реализуется в рамках национального проекта «Наука».

Работы, выполняемые в рамках НЦМУ, ведутся в нескольких лабораториях. Одной из них является лаборатория «Искусственный интеллект и безопасность полётов», которую возглавляет заведующий кафедрой 106 «Динамика и управление летательных аппаратов», начальник научно-исследовательской лаборатории «Пилотажные стенды и система самолет-летчик» профессор МАИ Александр Викторович Ефремов. В работах выполняемых лабораторией участвуют ЦАГИ, ГосНИИ АС, МГУ.

В Московском авиационном институте лаборатория будет заниматься разработкой алгоритмов адаптивного и интеллектуального управления СПС, проведением исследований в области создания нового типа активных рычагов управления, а так же перспективных систем отображения информации, основанных на использовании технологий дополненной реальности и синтетического видения. Безопасность полета является важнейшим требованием, предъявляемым к любому, в том числе сверхзвуковому пассажирскому самолету (СПС).

В то же время, динамика этого самолета имеет ряд особенностей, связанных с необычной для пассажирских самолетов компоновкой и большим диапазоном скоростей полёта. Одна из основных динамических особенностей СПС связана с характерной для них компоновочной схемой «бесхвостка». Одно из явлений, присущих самолётам такой схемы — запаздывание возникновения перегрузки, когда отклонение рулей приводит в начальный момент к возникновению перегрузки, имеющей знак, противоположный знаку установившейся перегрузки. Другой особенностью динамики СПС является низкое аэродинамическое качество, из-за чего посадка самолета будет осуществляться на больших углах атаки, при которых летчик теряет визуальный контакт с землей. Кроме того, под воздействием возмущений управление углом наклона траектории может стать обращенным. Взятие ручки (штурвала) «на себя» повлечет за собой в конечном итоге движение самолёта вниз, поскольку из-за увеличения угла атаки и роста индуктивного сопротивления уменьшается скорость полета и величина подъемной силы. У этих самолетов в силу концентрации масс в узком фюзеляже отношение моментов инерции относительно осей Y и Х достигает больших значений (8 – 10), что является причиной сильного взаимодействия крена и скольжения.

Все эти особенности в значительной степени усложняют процесс пилотирования СПС, особенно на таких сложных и опасных этапах как взлёт и посадка.

В лаборатории МАИ «Пилотажные стенды и система самолет-летчик» были проведены предварительные исследования по отработке одного из элементов разрабатываемой системы отображения информации, выполненной по технологии дополненной реальности и предназначенной для обеспечения безопасного выполнения посадки пассажирского самолета под действием интенсивных ветровых возмущений. Результаты исследований были представлены на Международной конференции «Авиация и космонавтика», прошедшей в МАИ. С докладами выступили сотрудники лаборатории, инженеры Татьяна Воронка и Александр Щербаков.

Исследования проводились на уникальном пилотажном стенде МАИ, снабженным широкоугольной стереоскопической системой визуализации.

mai1.jpg

В ходе выполнения экспериментов было выполнено несколько сотен полётов в различных конфигурациях. В качестве ветровых возмущений рассматривалось попадание самолета в вихревой след от ранее пролетевшего самолета и опасное метеорологическое явление, получившее название микропорыв (или микровзрыв).

micro1.jpg micro2.jpg

По результатам проведенных исследований была доказана высокая эффективность предложенной системы отображения информации по сравнению с традиционными способами представления информации, при выполнении посадки как в спокойных условиях, так и при действии ветровых возмущений, таких как микропорыв и вихревой след от пролёта самолёта. Эти исследования будут продолжены с целью оценки предварительных результатов и адаптации полученных решений для сверхзвукового пассажирского самолета.