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

Номер контракта: 14.579.21.0050

Руководитель: Дегтярев Геннадий Лукич

Должность: ведущий инженер-консультант по СУ

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
региональный самолет, интеллектуальный пилотажно-навигационный комплекс, безопасность полетов, полимерно-композиционный материал

Цель проекта:
Цели проекта: 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 с целью последующей коммерциализации (производство 9-местных ЛМС). Задачи проекта: 1. Разработка и изготовление макета 9-местного самолета, включая выбор аэродинамической и конструктивно-силовой схемы самолета, эффективной силовой установки, материалов и технологий производства, разработку основных компоновочных решений, взлетно-посадочных устройств. 2. Разработка и изготовление макета интеллектуального пилотажно-навигационного комплекса (ИПНК). 3. Разработка программы наземных исследовательских испытаний макета ИПНК с функциями, обеспечивающими безопасность полета. 4. Разработка Проекта технического задания для проведения ОКР по теме: «Разработка опытного образца регионального 9-местного легкого многоцелевого самолета (ЛМС)».

Основные планируемые результаты проекта:
Результатом промышленного внедрения будет являться - региональный 9-местный легкий многоцелевой самолет (ЛМС) с ИПНК для обеспечения безопасности полета.
В результате выполнения проекта будет получен макет ИПНК, который должен решать следующие задачи:
1. Задача построения навигационной программы полета с учетом:
-автоматического ввода исходных данных и программы полета;
-расчет данных, определяющих заданный маршрут, параметры линий заданного пути, набора высоты и снижения, развороты и т. д.
2. Навигационные задачи, включающие:
-преобразование координат, определение параметров полета, комплексная обработка информации;
-контроль пространственно-временного графика полета;
-коррекция координат местоположения;
-определение параметров ветра;
-передпосадочное маневрирование и заход на посадку.
3. Пилотажные задачи, включающие:
-автоматизацию управления при взлете и наборе высоты;
-автоматическая стабилизация углового положения ЛА, скорости и высоты;
-автоматизация полета по маршруту, группового полета, автоматизации посадки.
4. Задачи контроля ИПНК и режимов полета, включая:
-непосредственный контроль работоспособности подсистем ИПНК;
-обеспечение реконфигурации ИПНК при отказах отдельных подсистем;
-предупреждение экипажа об аварийных ситуациях или недопустимых режимах полета.
5. Задачи обеспечения безопасности полета при возникновении аварийных ситуаций путем выхода воздушного судна из критических ситуаций, а также срабатывание быстродействующей парашютной системы спасения при невозможности выхода из критической ситуации.

В рамках проведения ПНИ уже созданы:
масштабная модель 9-местного самолета и проведены ее экспериментальные исследования в аэродинамической трубе;
технологическая оснастка для изготовления макета фюзеляжа 9-местного ЛМС;
построен электронный макет 9-местного самолета;
проведено математическое моделирование работы системы управления ЛМС в различных режимах полета;
проведена верификация аэродинамических характеристик, полученных расчетным и экспериментальным путем.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1.Результатом промышленного внедрения будет являться - региональный 9-местный легкий многоцелевой самолет (ЛМС) с ИПНК для обеспечения безопасности полета.
В завершение проводимых исследований должно быть разработано ТЗ на ОКР по разработке опытного образца регионального 9-местного ЛМС.
Внедрение разрабатываемого ИПНК обеспечивает повышение безопасности полетов легкого многоцелевого самолета.
Внедрение выбранной в ходе выполнения 1 этапа проекта технологии вакуумного горячего формования из препрегов даст следующие эффекты:
позволит снизить количество выбросов вредных веществ в атмосферу (в 10-15 раз) за счет использования безрастворной технологии изготовления клеевых препрегов и изделий из них;
повысит производительность в 3 раза (в сравнении с автоклавным формованием);
приведет к экономии энергоресурсов – потребление в 42-45 раз ниже, чем при автоклавном формовании.
2. С целью сокращения времени на проектирование системы управления ЛА на первом этапе аэродинамические характеристики рассчитываются аналитически с использованием программы Digital DATCOM на основе данных геометрии самолета и условий полета. Модель ЛА реализуется в блоке Aerospace пакета Simulink системы MATLAB, с помощью которой проверяется эффективность законов управления для различных режимов полета. По результатам моделирования вносятся коррективы в геометрию ЛА и структуру системы управления. На втором этапе аэродинамические характеристики принятой модели ЛА уточняются по экспериментальным данным продувок масштабной модели ЛА в аэродинамической трубе.В результате моделирования системы управления ЛА корректируются значения ее параметров.
Для повышения качества управления ЛА предлагается использовать нелинейные коэффициенты, зависящие от регулируемой величины, при интеграторах в законах управления, которые позволяют существенно снизить перерегулирование при заданном времени регулирования в каналах управления.
3.Мировой уровень разработок ПНК авиации общего применения, обеспечиваемый в разработке:
-Отображение окружающей самолет внешней среды с градацией объектов по уровню их опасности.
-Отображение состояния систем и агрегатов самолета с предупреждением о неисправностях этих объектов.
-Отображение летательных аппаратов, траектории которых находятся в опасной близости от воздушного судна.
-Отображение положения и параметров полета воздушного судна
Мировой уровень разработок ПНК высокоманевренных боевых самолетов, обеспечиваемый в проекте:
-Прогнозирование приближения к критическим режимам полета, предупреждение экипажа о этом.
Новые функции ПНК авиации общего назначения, разрабатываемые в проекте:
-Контроль состояния членов экипажа, определяющих их способность управлять воздушным судном.
-Защита от незаконного вмешательства в использование ВС в соответствии с требованиями ИКАО.
-Активное участие САУ в нейтрализации критических режимов/
4. Для решения задач и достижения поставленных целей применяются следующие пути и способы:
Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы по проблематике исследований. Патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96. Исследования альтернативных технологий повышения доступности, безопасности и улучшения технико-эксплуатационных характеристик ЛМС. Предварительная разработка планера 9-местного ЛМС, в т.ч. проведение весового, центровочного, аэродинамического расчетов и расчета ЛТХ. Построение электронного макета 9-местного самолета. Проведение экспериментальных исследований масштабной модели 9-местного самолета в аэродинамической трубе и верификация полученных данных с расчетными. Математическое моделирование работы системы управления ЛМС в различных режимах полета. Формирование облика ИПНК с функциями, обеспечивающими безопасность полета. Создание макета фюзеляжа 9-местного ЛМС и проведение наземных исследовательских испытаний макета ИПНК. Разработка проекта ТЗ на ОКР.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Разработанная и использованная в процессе выполнения работ технология производства ЛМС из полимерно-композитных материалов может использоваться для создания планеров модельного ряда легких самолетов для Авиации общего назначения (АОН). Разработанный в процессе ПНИ проект интеллектуального пилотажно-навигационного комплекса (ИПНК) предполагается использовать в составе легких самолетов АОН. 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.
Кроме того, возможными потребителями результатов ПНИ могут являться предприятия- разработчики и производители легких многоцелевых самолетов для АОН.
3. В 19 регионах России местное авиасообщение является социальным видом транспорта. В восьми из них местная авиация - основной способ обеспечения круглогодичной транспортной доступности. Данный фактор требует создания нового поколения авиационной техники. Таким видом транспортного средства может стать разрабатываемый самолет, 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.


Текущие результаты проекта:
Результаты, полученные в 2015 году.
Разработана программа и методика экспериментальных исследований масштабной модели 9-местного самолета в аэродинамической трубе Т-1К.
Проведены экспериментальные исследования масштабной модели 9-местного самолета в аэродинамической трубе Т-1К и получены аэродинамические характеристики (АДХ).
Спроектирована схема членения планера на составные части.
С целью создания системы управления 9-местного самолета были разработаны принципиальная и структурная схемы системы управления.
Выполнено 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). В целом результаты моделирования показали, что переходные процессы самолета при участии пилота близки к переходным процессам при управлении с помощью автопилота.
Разработана и изготовлена технологическая оснастка для изготовления макета фюзеляжа 9-местного самолета.
Осуществлен предварительный выбор систем и оборудования ЛМС, в том числе: системы вентиляции и отопления, радиосвязного, радионавигационного и пилотажно-навигационного оборудования, быстродействующей парашютной системы спасения.
Разработана эскизная конструкторская документация на механическую проводку системы управления и приборную доску, а также на макет фюзеляжа 9-местного самолета.
Публикации 2015 г.: 1. Гаркушенко В.И., Лазарева П.А. К задаче проектирования системы управления самолета с заданными динамическими свойствами. 2. Роднищев Н.Е., Романенко Л.Г., Денисов К.Г. К оценке параметров законов управления боковым движением летательного аппарата с учетом ветровых возмущений.
Подана заявка на патент.