НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

В последнее время производители авиадвигателей проявляют повышенный интерес к разработке гибридных силовых установок (ГСУ), представляющих собой комбинацию газотурбинных двигателей (ГТД) с электродвигателями-генераторами. Использование ГСУ позволяет повысить топливную эффективность самолета, а также создать новые конфигурации с улучшенными аэродинамическими и тяговыми характеристиками. Повышение топливной эффективности достигается в результате оптимизации режима работы силовой установки под требования крейсерского полета с компенсацией недостающей мощности при взлете и уходе на второй круг за счет подключения электродвигателей с питанием от аккумуляторов. Создание новых конфигураций с улучшенными характеристиками может быть обеспечено благодаря синергетическому эффекту взаимодействия воздушных винтов с планером самолета. Успешные летные испытания опытных образцов ГСУ в компоновках легких самолетов позволяют рассчитывать на их возможное применение в будущем в проектах новых винтовых самолетов. Потенциальные преимущества применения новых силовых установок на самолетах местных авиалиний могут привести как к сокращению расхода топлива, так и к снижению выбросов углерода. Также возможно кратковременное поддержание безопасного режима полета в случае отказа одного двигателя при использовании нескольких источников энергии. Энергия, вырабатываемая электрическим генератором, подключенным к работающему двигателю, может использоваться как для привода электродвигателей концевых воздушных винтов, так и для вращения движителя отказавшего двигателя. В работе представлены результаты исследований влияния отказа критического двигателя на аэродинамические характеристики модели легкого транспортного самолета, полученные как при отсутствии, так и при наличии электрической передачи между работающим и отказавшим двигателем. Экспериментальные исследования проведены в малоскоростной аэродинамической трубе Т-102 ЦАГИ. Моделирование работы электрической трансмиссии проведено путем установки режима работы двух имитаторов силовой установки, соответствующего половинному значению коэффициента нагрузки воздушного винта Boодного двигателя на взлетном режиме.

В статье изложены результаты работ в области создания натурного стенда для исследований в области определения структуры и параметров системы управления беспилотными летательными аппаратами коптерного типа с силовой установкой, имеющей в своем составе электродвигатели с винтами фиксированного шага. Представлены особенности конструктивной реализации стенда с учетом перспектив его развития в части количества степеней свободы (каналов тангажа, крена и рыскания). Описан реализованный принцип интеграции Simulink – модели объекта управления, контроллера на базе платформы Arduino, гироскопа-акселерометра для организации обратных связей в интересах формирования алгоритмов автоматического и позиционного (ручного) управления углом тангажа, ручного управления оборотами электродвигателя. Представлен анализ результатов натурного моделирования в части качества переходных процессов и затрат электроэнергии для различных вариантов настройки PID-регулятора, обеспечивающего формирование сигнала оборотов электродвигателя. Сделан вывод о целесообразности создания и использования экспериментальной базы для обоснования применения адаптивных алгоритмов управления беспилотными летательными аппаратами коптерного типа с элементами искусственного интеллекта в интересах обеспечения требуемых пилотажных характеристик в широком диапазоне свойств объектов управления.

В интересах изучения проблемы грубых посадок и выкатывания самолетов с взлетно-посадочной полосы (ВПП) была разработана анкета для пилотов, в которой содержалось 22 вопроса, имеющих отношение к рассматриваемой проблеме. Основной акцент в анкете был сделан на выкатывании самолета за боковую кромку ВПП. Спектр вопросов охватывал разные аспекты проблемы, в том числе восприятие и сравнительную оценку пилотами различных факторов риска, личный опыт выполнения посадок с предпосылками к выкатыванию, принятие решения об уходе на второй круг, отношение к политике авиакомпаний в части оценки качества посадки, достоверность сообщаемой экипажу информации о погоде и состоянии ВПП, качество тренажерной подготовки к полетам в условиях бокового ветра и скользкой ВПП, современные бортовые системы предотвращения выкатывания самолета с ВПП и др. Были опрошены более 50 пилотов гражданской авиации разного возраста, с разным стажем и опытом работы, командиры воздушных судов и вторые пилоты. Анкетирование проводилось заочно и анонимно. Обработка анкет включала в себя детальный анализ ответов на каждый из вопросов анкеты. При отсутствии ответа на вопрос или обоснованном сомнении в его корректности анкета исключалась из рассмотрения. Результаты обработки анкет по всей выборке и по отдельным группам (молодые/опытные, командиры / вторые пилоты, турбовинтовые/турбореактивные самолеты) представлены и проанализированы в данной работе.

Проблемы развития транспортного коридора «Север – Юг» напрямую взаимосвязаны с интеграцией инфраструктуры регионов стран – участниц данного проекта. Значение коридора в настоящее время затрагивает не только экономическую сферу, но также и сферу геополитики всего мирового сообщества, поскольку затрагиваются вопросы балансировки сил в мировой экономике. По итогам исследования статистических данных из открытых источников, анализа обширной периодической литературы обоснованы сильные и слабые стороны мультимодального транспортного коридора (МТК) «Север – Юг» и определены перспективные пути реализации и повышения его эффективности. В качестве факторов, которые препятствуют активной реализации проекта, выделены политическое давление на ряд стран-участниц и асимметрия интересов (наиболее заинтересованными участниками являются Иран и Россия, другие стороны от участия в проекте могут иметь негативные геополитические и экономические последствия). Большие проблемы имеются в уровне развития инфраструктуры и недостаточной степени гармонизации институциональных условий, в рамках которых функционирует транспортный коридор. В то же время безусловными преимуществами транспортного коридора «Север – Юг» являются снижение зависимости от других транспортных путей, в том числе проходящих через конкурирующие страны, повышение национальной безопасности и суверенитета России, укрепление евразийской интеграции, углубление внешнеполитических связей со странами Азии и Африки. В целях максимально возможного использования потенциала МТК «Север – Юг» и повышения его конкурентоспособности в сравнении с другими транспортными узлами предложены следующие пути: 1) единовременное решение комплекса задач: модернизации инфраструктуры, в первую очередь портовой – в России, железнодорожной – в Иране; полноценная цифровизация транспортно-логистической сферы во всех странах-участницах; гармонизация институциональных условий реализации проекта в области законодательства, таможенных процедур, бизнес-процессов, управления; 2) более активное использование режимов свободных экономических зон и особых экономических зон; 3) формирование специальной наднациональной организационной структуры, которая будет заниматься непосредственно развитием МТК «Север – Юг».

   Уменьшение стоимости жизненного цикла изделия авиационной техники – задача, решаемая на стадии проектирования либо влекущая за собой значительные доработки конструкции. Предварительный подогрев турбины газотурбинного двигателя (ГТД) позволяет уменьшить термонапряженность рабочих лопаток (РЛ) при запуске двигателя без внесения конструктивных изменений, а лишь за счет внедрения технологии подогрева двигателя в эксплуатационный процесс. Значения термических напряжений на РЛ турбины высокого давления (ТВД) турбореактивного двухконтурного двигателя (ТРДД) с применением подогрева и без него позволяют определить изменение суммарной степени повреждаемости РЛ ТВД. В концепции предварительного подогрева ГТД перед запуском для составления технологии подогрева необходимо знать время, за которое РЛ нагреется до необходимой температуры. Таким образом, задача исследования, излагаемого в статье, заключается в эмпирическом определении времени прогрева РЛ ТВД при помощи термопар и пирометров на натурном объекте в зависимости от способов подачи воздуха для подогрева и вращения ротора. Отличительной особенностью проделанной работы является применение эмпирического подхода в определении времени прогрева РЛ ТВД для оценки целесообразности применения самой технологии предварительного подогрева ГТД перед запуском и выбора наиболее эффективного способа прогрева по критерию времени. Рассмотрены несколько способов подогрева двигателя перед запуском с применением различного набора оборудования и способа подачи горячего воздуха на турбину. Результаты измерений времени прогрева РЛ позволили установить способ прогрева с минимальными затратами времени перед запуском двигателя.