Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка методов имитационного моделирования, программных средств и прототипа модели динамики полета высокоскоростного вертолета с бесшарнирным несущим винтом на основе искусственных нейронных сетей

Номер контракта: 14.574.21.0105

Руководитель: Гирфанов Азат Марселович

Должность: г.н.с. НИЛ №1

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
имитационное моделирование, нейронные сети, вертолет, бесшарнирный несущий винт, пилотажный тренажер, динамика полета, безопасность полета

Цель проекта:
- Повышение уровня активной, и пассивной и общей безопасности при летных перевозках, включая применение систем спутникового оповещения о происшествиях на транспорте с использованием ГЛОНАСС. - Разработка имитационной модели динамики полета высокоскоростного вертолета с бесшарнирным несущим винтом на основе искусственных нейронных сетей и с использованием имитации воздействия на вертолет нагрузок, создаваемых его основными агрегатами, позволяющей повысить точность оценки безопасности полета.

Основные планируемые результаты проекта:
Математическая модель и программный комплекс имитации динамики полета вертолета с бесшарнирным несущим винтом;
Программное обеспечение проектирования нейронных сетей имитации нагружения основных агрегатов вертолета;
Экспериментальный образец пилотажного стенда прототипа вертолета с компьютерной системой визуализации рельефа местности;
Проект технических заданий на создание на проведение ОКР по созданию нового типа пилотажного тренажера вертолета с бесшарнирным несущим винтом.
Проект технического задания на проведение ОКР по созданию системы интеллектуального управления высокоскоростного вертолета.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Конечным продуктом, разрабатываемым в рамках данного прикладного научного исследования, является программный комплекс имитации динамики полета вертолета с бесшарнирным винтом. Данный комплекс является математической основой экспериментального образца пилотажного стенда и пилотажного тренажера вертолета, который будет в дальнейшем создаваться на производственных мощностях индустриального партнера проекта. Основу программного комплекса составляют имитационные модели основных агрегатов вертолета: несущий и рулевой винты, планер, силовая установка и посадочное устройство. Отличительной особенностью разработанных имитационных моделей является применение алгоритмов искусственных нейронных сетей, которые позволили решить данную задачу с максимальной эффективностью. Обзор сведений, размещенных в открытой печати и сети интернет, показал, что такой способ применен впервые. Аналогов на данный момент времени не существует. На сегодняшний день основная часть пути для достижения результата пройдена. Программный комплекс создан и успешно прошел первые испытания. Проводится доводка его до натурных характеристик прототипа вертолета.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Реализация проекта позволит на производственных мощностях индустриального партнера создать пилотажный тренажер вертолета нового поколения. Практика эксплуатации авиационной техники показывает, что причиной большинства (около 80%) авиационных происшествий является ”человеческий фактор”, и эта тенденция сохраняется и в настоящее время. Изменить эту тенденцию к лучшему возможно в результате тренировок летного состава на пилотажных тренажерах. Создание тренажера нового поколения, основанного на алгоритмах искусственных нейронных сетей, позволит повысить качество подготовки и переподготовки пилотов, что в целом позволит повысить безопасность эксплуатации вертолетной техники.
Разрабатываемая в рамках проекта имитационная модель динамики полета вертолета станет основой системы интеллектуального управления полетом вертолета, обеспечивающей минимизация влияния человеческого фактора за счет алгоритмов обеспечения безопасности полета, позволяющих заблаговременно определять и оповещать пилота, и даже самостоятельно парировать текущие ошибки пилотирования с использованием системы ГЛОНАСС.




Текущие результаты проекта:
В рамках первого этапа работ на основе проведенного аналитического обзора современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ, было выбрано направление исследований. Разработаны и обоснованы методы имитационного моделирования динамики полета вертолета на основе искусственных нейронных сетей и с использованием имитации воздействия на вертолет нагрузок, создаваемых его основными агрегатами. Разработано программное обеспечение для создания нейронных сетей нагружения основных агрегатов вертолета.
В рамках второго этапа работ выполнена разработка имитационных моделей и программных компонент основных агрегатов вертолета: несущего винта; рулевого винта; планера вертолета; посадочного устройства; имитационная модель. Создан новый способ учета изменения оборотов несущего и рулевого винтов. Разработаны программы и методик испытаний программного комплекса имитации динамики полета вертолета с бесшарнирным несущим винтом и входящих в него программных компонент. Успешно проведены испытания.
В рамках третьего этапа работ Проведено моделирование установившихся режимов полета вертолета: горизонтальный полет, снижение, набор высоты, кабрирование и пикирование, виражи. А так же неустановившихся режимов полета (маневры): взлет, посадка, полеты по горке, развороты, маневрирование на малой высоте. Создан новый способ имитации полета вертолета по заданной траектории. Проводится доводка имитационной модели динамики полета до натурных характеристик выбранного прототипа вертолета. Обработан комплекс летных данных и проводится сравнение с ними.