Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка проекта регионального многоцелевого цельнокомпозитного самолета короткого взлета и посадки на 9 пассажирских мест, оснащенного интеллектуальной системой управления, обеспечивающей безопасность полетов

Докладчик: Дегтярев Геннадий Лукич

Должность: руководитель проекта, ведущий инженер консультант по СУ, д.т.н., профессор

Цель проекта:
Задачи: 1.Оценка, выбор и согласование наиболее перспективных технологий (создание унифицированной технологической платформы) в области аэродинамики, силовой установки, взлетно-посадочных устройств, материалов и конструкций, оборудования, производства легких цельнокомпозитных самолетов, обеспечивающих конкурентоспособность и повышение безопасности выполнения местных перевозок и авиационных работ в России. Разработка методов практической реализации новой идеологии предотвращения авиационных происшествий и инцидентов путем введения в базовую пилотажно-навигационную систему набора дополнительных функций, которые выходят за рамки обычных решений и обеспечивают помощь в пилотировании легкого многоцелевого самолета (ЛМС). Цели выполнения ПНИ: Разработка научных основ и проектных решений для создания регионального многоцелевого цельнокомпозитного самолета короткого взлета и посадки на 9 пассажирских мест, оснащенного интеллектуальной системой управления, обеспечивающей безопасность полетов. Разработка макета бортового комплекса информационно-интеллектуальной поддержки экипажа легких воздушных судов с функцией активного обеспечения безопасности полетов для экспериментальной отработки разработанных технических (программных, конструкторских) решений. Разработка эскизной конструкторской и технологической документации на фюзеляж 9-местного многоцелевого цельнокомпозитного самолета короткого взлета и посадки, оснащенного интеллектуальной системой управления.

Основные планируемые результаты проекта:
1.Будут выполнены исследования разработка унифицированная технологическая платформа - совокупность взаимоувязанных технологий для создания модельного ряда легких цельнокомпозитных самолетов (ЛМС) для выполнения местных перевозок и авиационных работ в России.
Для выполнения эскизного проекта экспериментального образца нового 9-местного цельнокомпозитного самолета необходимо провести аналитический обзор имеющихся мировых достижений, актуальности и необходимости проектирования данного воздушного судна. На планере 9-местного ЛМС будет установлена вновь разрабатываемая для данного самолета "стеклянная кабина", оснащенная разрабатываемой в рамках данного проекта интеллектуальной системой управления, работающей как с использованием сигналов спутниковой связи, так и в автономном режиме, и реализующая алгоритмы интеллектуальной системы управления, обеспечивающие безопасный полет путем отображения и индикации на приборной доске опасных ситуаций при пилотировании ЛМС, предлагающие возможные варианты выхода из критических ситуаций и реализующие оптимальный вариант выхода из создавшейся критической ситуации, а при невозможности выхода из критической ситуации включающие парашютную систему спасения 9-местного самолета вместе с экипажем и пассажирами.
2.Будет выполнен электронный макет 9-местного ЛМС, создана твердотельная масштабная модель, с помощью которой будут проведены продувки в аэродинамической трубе для получения аэродинамических характеристик самолета. Будет выполнено математической моделирование различных режимов полета с использованием программ (MatLab). Будет выполнена эскизная конструкторская и технологическая документация на полномасштабный макет фюзеляжа самолета с наличием "стеклянной кабины" и пассажирского салона.
3.Ожидаемым результатом выполнения данной НИР будет являться повышение уровня безопасности полетов. Для этого будет создан экспериментальный образец интеллектуального пилотажно-навигационного комплекса (ИПНК), состоящий из комплекта датчиков первичной информации, модулей обработки, анализа и отображения полетной обстановки и рисков, и обладающего функциями, обеспечивающими улучшение характеристик авиационной безопасности и безопасности полетов малого воздушного судна.
Данный комплекс будет оснащен программным обеспечением, включающим разработанные алгоритмы интеллектуального пилотажно-навигационного комплекса для обеспечения безопасности полетов легких воздушных судов, и установлен на полномасштабном макете фюзеляжа 9-местного ЛМС, на котором будут проведены наземные испытания ИПНК.
В процессе создания интеллектуального пилотажно-навигационного комплекса планируется достижение следующих результатов:
• Разработка алгоритмов работы интеллектуального пилотажно-навигационного комплекса ИПНК, предупреждающих экипаж воздушного судна (ВС) о приближении к опасным режимам полета и помогающим вывести ВС из этих режимов;
• Разработка алгоритмов работы ИПНК, для предупреждения экипажа ВС о неисправностях воздушных судов во время полета;
• Разработка алгоритмов работы ИПНК, обеспечивающего безопасное приземление ВС в случае невозможности выполнения экипажем (пилотом) своих функций. При этом безопасное приземление может быть осуществлено как с использованием автопилота, так и с помощью быстродействующей парашютной системы спасения самолета (БПС) вместе с экипажем и пассажирами.
4. Будет разработан проекта Технического задания на проведение ОКР по теме: «Разработка опытного образца регионального 9-местного легкого многоцелевого самолета (ЛМС)".
Основные характеристики полученных результатов.
Макет фюзеляжа 9-местного самолета с пассажирским салоном и «стеклянной кабиной» изготавливается для проведения наземных исследовательских испытаний макета интеллектуального пилотажно-навигационного комплекса с функциями, обеспечивающими безопасность полета.
Основные летно-технические характеристики 9-местного ЛМС:
Длина самолёта, м 11,8
Размах крыла, м 16,6
Площадь крыла, м2 29,29
Количество пассажиров 9
Количество пилотов 1-2
Вес платной нагрузки, кг 1766
Вес пустого самолёта, кг 2713
Взлётный вес, кг 4479
Максимальный запас топлива, л 1240
Двигатель RED A03
Мощность двигателей, лс 2 х 500
Посадочная скорость, км/ч 104
Максимальная крейсерская скорость (Н = 3000м), км/ч 390
Максимальная скорость (Н = 3000м), км/ч 415
Вертикальная скорость у земли, м/с 7
Дальность полёта при максимальной
коммерческой нагрузке с АНЗ, км 1500
Максимальная дальность полёта с АНЗ, км 2500
Длина разбега, м 210
Длина пробега, м 170
При необходимости пассажирский самолет можно модифицировать в санитарный, патрульный, использовать с целью грузоперевозок, в качестве патрульного самолета, в качестве летающей лаборатории и т.д.

Макет ИПНК должен быть предназначен для:
обеспечения самолетовождения на всех этапах полетов в простых и сложных метеорологических условиях, в любое время года и суток, при полете над морем и сушей;
решения задач пилотирования, навигации и посадки;
определения и выдачи пилотажно-навигационной информации на индикацию и соответствующим потребителям для решения специальных задач полета.

Для решения поставленных задач и достижения целей будут проведены следующие работы:
1 Должен быть выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей проблему производства цельнокомпозитных самолетов, а также интеллектуальных систем управления, обеспечивающих безопасность полета.
2 Должны быть выполнены патентные исследования в соответствии с ГОСТ 15.011-96.
3 Должны быть проведены исследования альтернативных технологий повышения доступности, безопасности и улучшения технико-эксплуатационных характеристик легкого многоцелевого самолета (ЛМС) с расширенными возможностями базирования.
4 Должна быть проведена предварительная разработка планера 9-местного ЛМС из композиционных материалов, в том числе:
- предварительные расчеты планера и агрегатов планера, включающие: весовой расчет, центровочный, расчет летно-технических характеристик (ЛТХ), расчетное определение аэродинамических характеристик крыла и предварительная оценка массы агрегатов и систем;
- выполнение конструктивно-силовой схемы (КСС) фюзеляжа;
- построение электронного макета 9-местного самолета в формате SolidWork (на электронном носителе) по ГОСТ 2.052-2006.
- определение основных компоновочных решений планера ЛМС в увязке с его подсистемами;
- выбор конструкционных материалов для изготовления макета фюзеляжа 9-местного самолета;
- выбор технологических процессов производства основных агрегатов планера.
5 Должны быть сформированы требования к разрабатываемому интеллектуальному пилотажно-навигационному комплексу, обеспечивающему безопасность полета ЛМС.
6 Должна быть разработана ЭКД и ТД на изготовление масштабной модели 9-местного самолета и изготовлена масштабная модель.
7 Должны быть разработаны программа и методика экспериментальных исследований масштабной модели 9-местного самолета в аэродинамической трубе Т-1К и проведены эти исследования.
8 Должна быть разработана схема членения планера на составные части.
9 Должны быть разработаны принципиальная и структурная схемы системы управления 9-местного ЛМС.
10 Должна быть разработана математическая модель системы управления ЛМС и проведено математическое моделирование работы системы управления ЛМС в разных режимах (ручное управление, автономное управление с использованием спутниковой навигационной системы, автономное управление без использования спутниковой навигационной системы).
11 Должна быть разработана эскизная конструкторская документация на механическую проводку системы управления и приборную доску.
12 Должна быть разработана эскизная конструкторская (ЭКД) и технологическая документации (ТД) для изготовления технологической оснастки и изготовлена оснастка .
13 Должна быть разработана ЭКД и ТД на макет фюзеляжа 9-местного самолета со «Стеклянной кабиной» и пассажирским салоном и изготовлен макет.
14 Должен быть сформирован облик ИПНК с функциями, обеспечивающими безопасность полета, для чего должны быть проведены следующие работы:
- разработка принципиальной и структурной схемы ИПНК;
- разработка алгоритмов принятия решений для основных функций ИПНК (взлет, посадка, горизонтальный полет);
- разработка алгоритмов принятия решения для вывода самолета из критических режимов полета для обеспечения безопасности полета;
15 Должен быть изготовлен макет ИПНК.
16 Должна быть разработана программа наземных исследовательских испытаний макета ИПНК и проведены испытания.
17 Должна быть разработана программная документация для реализации алгоритма принятия решений, обеспечивающих безопасность полетов.
18 Должна быть разработана методика проверки работоспособности системы управления в различных полетных режимах.
19 Должен быть разработан проект технического задания для проведения ОКР по теме: «Разработка опытного образца регионального 9-местного легкого многоцелевого самолета (ЛМС)».

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. На сегодняшний день существуют все социальные и экономические предпосылки создания нового, качественно более высокого вида междугородного транспортного средства, каким может стать легкий самолет нового поколения, главным отличием которого от самолетов настоящего поколения можно считать наличие у него комплекса летно-технических, эксплуатационных и экономических характеристик, а также интеллектуального пилотажно-навигационного комплекса с наличием функций для обеспечения безопасности полетов, дающих ему качественно более высокий уровень потребительских свойств и позволяющих успешно конкурировать не только с легкими самолетами нынешнего поколения, но и с другими видами транспортных средств. Кроме того, самолет будет оснащен парашютной системой спасения (БПС) самолета вместе с экипажем, расчитанную на спасение воздушного судна до 5000 кг (данная БПС является разработкой исполнителя работ - ООО "Фирма "МВЕН").
ЛМС-9 предлагается для использования в различных вариантах, таких как:
1.Пассажирский.
2.Административный.
3.Грузовой – для перевозки груза массой 1100 кг на дальность до 1500 км и груза массой 900 кг на дальность до 2500 км.
4. Патрульный:
- для патрулирования нефте-, газо-, электротрасс,
- обнаружения лесных пожаров;
- проведения ледовой и рыбопромысловой разведки;
- проведения поисково-спасательных операций, в т.ч. доставка и высадка отрядов спасателей МЧС на неподготовленные площадки, подобранные с воздуха или методом десантирования;
- выполнения аэрофотосъёмки и экологического мониторинга;
- обслуживание: геологических партий, средств массовой информации, силовых министерств и др.
С наблюдателями и спецоборудованием самолёт может выполнять задачи патрулирования продолжительностью до 9 часов. При необходимости увеличения времени или дальности полёта на самолёте могут быть установлены дополнительные топливные баки.
5. Санитарный - для транспортировки трёх-четырёх носилочных больных с сопровождающим медработником и необходимым оборудованием.
6. Учебный - для первоначального обучения курсантов летных училищ.
7. Десантный – для десантирования людей и грузов. Этот вариант может найти широкое применение в аэроклубах для проведения парашютных прыжков.
При необходимости расширения условий применения ЛМС-9 на базовую конструкцию может устанавливаться дополнительное оборудование, позволяющее производить полеты в различных условиях днем и ночью, по маршрутам вне трасс и над безориентирной местностью.
Разработанная и использованная в процессе выполнения работ технология производства ЛМС из ПКМ может использоваться для создания планеров модельного ряда легких самолетов для Авиации общего назначения.
Разработанный в процессе ПНИ проект интеллектуального пилотажно-навигационного комплекса (ИПНК) предполагается использовать в составе легких самолетов Авиации общего назначения.
Методики и алгоритмы, выработанные в результате проведения ПНИ могут быть применены для отработки и создания новых ИПНК в авиации, машиностроении, судостроении.

2. Индустриальный партнер (ЗАО"Авиамастер") выразил 100% заинтересованности в получении документации на производство 9-местного ЛМС, оснащенного интеллектуальной системой управления, обеспечивающей безопасность полета.
Разработанную унифицированную технологическую платформу для создания цельнокомпозитного легкого многоцелевого самолета (ЛМС) могут использовать строители легких самолетов для Авиации общего назначения размерностью 1-19 мест. (Согласно АП-23).Технология изготовления, проект 9-местного самолета, проект интеллектуального пилотажно-навигационного комплекса (ИПНК) будут являться коммерческим продуктом.

3. В 19 регионах России местное авиасообщение является социальным видом транспорта . В восьми из них местная авиация - основной способ обеспечения круглогодичной транспортной доступности: Ненецкий АО, Ханты-Мансийский АО, Ямало-Ненецкий АО, Красноярский край, Камчатская обл., Чукотский АО, Магаданская обл., Республика Саха. Причем большинство из этих удаленных мест изобилуют сырьевыми ресурсами, обеспечивающими основные доходы российской экономики, и при этом к ним отсутствует всепогодная транспортная доступность. В этих условиях малая авиация — единственный вид транспорта, позволяющий устранить эту проблему. Данный фактор требует создания нового поколения авиационной техники, отвечающего совокупности противоречивых требований:
- доступность по цене и дешевизна в эксплуатации;
- возможность эксплуатации в различных климатических условиях, в т.ч. при низких температурах;
- возможность базирования на неподготовленных грунтовых площадках;
- использование в качестве топлива авиационного керосина:
- возможность модификации по пассажировместимости (концепция семейства) и конвертации для выполнения разных задач (многоцелевое применение);
- безопасность и доступность для летчиков невысокой квалификации;
- высокий уровень автоматизации, который, с целью снижения утомляемости и повышения безопасности
полета, обеспечил бы:
– автоматическое управление самолетом на всех или на наиболее продолжительных режимах полета;
-оптимизацию режимов полета и работы агрегатов и систем,
-отображение полетной информации и предупреждение пилота о критических ситуациях, возникающих в полете,
- автоматического выхода из критических ситуаций, а в случае невозможности, использования парашютной системы спасения легкого самолета вместе с экипажем.
Таким видом транспортного средства может стать легкий самолет нового поколения на 9 пассажирских мест, главным отличием которого от самолетов настоящего поколения можно считать наличие у него комплекса летно-технических, эксплуатационных и экономических характеристик, дающих ему качественно более высокий уровень потребительских свойств и позволяющих успешно конкурировать не только с легкими самолетами нынешнего поколения, но и с другими видами транспортных средств.
Разработку проекта самолета, обладающего такими характеристиками предлагается провести в рамках данной работы.
В рамках международного сотрудничества исполнитель проекта ООО «Фирма «МВЕН» проводит разработку ИПНК на базе приборного комплекса чешской фирмы TL-elektronic, с которой планируется провести совместные работы по реализации проблемы выхода из критических ситуаций, возникающих в процессе полета ВС.



Текущие результаты проекта:
На сегодняшний день проведены следующие работы и получены результаты:
1. Выполнен аналитический обзор современной научно- технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей проблему производства цельнокомпозитных самолетов, а также интеллектуальных систем управления, обеспечивающих безопасность полета, в том числе обзор научных информационных источников.
2. Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96.
3. Исследованы альтернативные технологии повышения доступности, безопасности и улучшения технико-эксплуатационных характеристик легкого многоцелевого самолета (ЛМС) с расширенными возможностями базирования:
4. Проведена предварительная разработка планера 9-местного ЛМС из композиционных материалов:
выполнены предварительные расчеты планера и агрегатов планера, в том числе: весовой расчет, центровочный, расчет летно-технических характеристик, расчетное определение аэродинамических характеристик крыла и предварительная оценка массы агрегатов и систем;
выполнена конструктивно-силовая схема фюзеляжа;
построен электронный макета 9-местногосамолета в соответствии с ГОСТ 2.052-2006;
определены основные компоновочные решения планера ЛМС в увязке с его подсистемами;
выбраны конструкционные материалы для изготовления фюзеляжа 9-местного ЛМС и технологические процессы
производства основных агрегатов планера;
5. Сформированы требования к разрабатываемому интеллектуальному пилотажно-навигационному комплексу, обеспечивающему безопасность полета ЛМС.
6. Проведены работы по подготовке изготовления макета фюзеляжа со «стеклянной кабиной» и пассажирским салоном.
7. Проведены работы по подготовке изготовления макета ИПНК.
8. Разработана ЭКД и ТД для изготовления масштабной модели 9-местного самолета
Внебюджетные средства:
9. Изготовлена масштабная модель 9-местного самолета для определения аэродинамических характеристик путем продувки в аэродинамической трубе Т-1К.
10. Выбрано и закуплено необходимое оборудование, комплектующие и материалы для изготовления технологической оснастки для изготовления макета фюзеляжа.