Оптимизация конструкции киля из полимерных композиционных материалов за счет применения биоподобных конструктивно-силовых схем

To comply with efficiency in terms of strength, stability and weight of the aircraft, a complex problem for designing a structural layout should be solved. At the same time, it is essential to take into consideration optimization of the shape, quantity, component layout. Now, the main variant of a structural layout is a combination of longitudinal and transverse elements, optimization of which has virtually exhausted itself. The use of polymer composite materials based on glass and carbon fibers, possessing high specific performance compared to metals, makes it possible to improve the performance of a product and additionally optimize a frame structure due to anisotropy of material properties. However, fundamentally innovative structural layouts are needed for further improving properties. It has become practical to create new promising structural layouts due to the development of technologies for manufacturing products from composite materials, including additive manufacturing and 3D printing as well as developing methods of mathematical modeling and computer-assisted design. Bioinspired structures based on natural analogues such as insect wings are attributed to them. The paper is devoted to a highly topical problem of searching and selecting innovative structural layouts. The purpose of the article is to reduce aircraft fin mass while providing structural strength. The paper considers five variants of structural layouts inclusive of the conventional original structure. Aerodynamic loads on the structure were determined by modeling the flow-around process at an assigned flight mode. Stress-and-strain behavior of the structural layout was determined, and the optimal variant of the considered was chosen. The advantage of polymer composite bioinspired structures over conventional metal variants was established. The paper results will be taken into consideration and used in the subsequent optimization of structural layouts and the development of methods for choosing structural layouts.Для удовлетворения потребности в эффективности по прочности, устойчивости, массе летательного аппарата необходимо решить комплексную сложную задачу проектирования силового каркаса. При этом необходимо принимать во внимание оптимизацию формы, количество, места расположения элементов. В настоящий момент основным вариантом конструктивно-силовой схемы является набор продольных из поперечных элементов, оптимизация которых уже практически исчерпала себя. Применение полимерных композиционных материалов на основе стеклянных и углеродных волокон, обладающих высокими удельными характеристиками по сравнению с металлами, позволяет повысить характеристики изделия и дополнительно оптимизировать структуру каркаса за счет анизотропии свойств материала. Однако для дальнейшего улучшения свойств необходимы принципиально новые силовые схемы. Благодаря развитию технологий изготовления изделий из композиционных материалов, в том числе аддитивному производству и трехмерной печати, а также развивающимся методам математического моделирования и автоматизированного проектирования и стало возможным создание новых перспективных силовых схем. К ним относятся биоподобные конструкции, основанные на природных аналогах, таких как крылья насекомых. Работа посвящена актуальной задаче поиска и выбора новых конструктивно-силовых схем. Целью работы является снижение массы киля самолета при обеспечении прочности конструкции. В работе рассмотрено пять вариантов конструктивно-силовых схем, включая классическую исходную конструкцию. Аэродинамические нагрузки на конструкцию определены с помощью моделирования процесса обтекания на заданном режиме полета. Определено напряженно-деформированное состояние силовой конструкции и выбран оптимальный из рассмотренных вариант. Установлено преимущество биоподобных конструкций из полимерных композиционных материалов над металлическими классическими вариантами. Результаты работы будут учтены и использованы в дальнейшей оптимизации силовых схем и разработке методик выбора силовых конструкций.

Термоконверсия авиационных масел

These days, strict requirements to aeronautical equipment are imposed to enhance reliability, durability, and environmental compatibility. Aeronautical equipment operation reliability depends not only on its structural and technologic abilities, but also on the fact how aviation oils, fuels and technical fluid meet quality requirements during operation. During the aircraft engine operation, oils are subjected to the thermal impact. As a consequence, their properties and composition change which can affect the engine operation, on the whole. The most promising means of improving thermal resistance of aviation oils is developing new ones and improving available oil compositions. Therefore, it is feasible to analyze the kinetic properties of the oil thermal conversion which will make it possible to predict their resistance within the extensive temperature range. The paper investigates thermal decomposition kinetics of aviation oils MS-8P, TN-98 and TN-600 used on different types of aircraft in civil aviation of the Republic of Belarus by the method of a thermo-gravimetric analysis. The composition of oil samples has been researched into by IR spectroscopy, chromatography-mass spectroscopy methods. A comparative analysis of research results of new oils and oils drained from aircraft engines indicates that even under insignificant overheat during the operation, a change in the hydrocarbon composition occurs, and the hydrocarbon content of basic types varies to some extent. The oil thermolysis research reveals that potential overheat after engine shutdown complies with the temperatures at which the decomposition commences. Thermal conversion products of oil carbohydrates will contribute to the defect formation in friction subunits. As a result of test data processing of thermal conversion of aviation oils MS-8P, TN-98, TN-600, the principles of their decomposition as well as macrokinetic parameters, allowing us to precisely evaluate the effect of oils operation temperature conditions on their conversion rate, have been specified. It is essential while simulating the aircraft engine operation and predicting variations of oil quality properties during their operation.Сегодня к авиационной технике предъявляются жесткие требования по повышению надежности, долговечности и экологичности. Надежность эксплуатации авиационной техники зависит не только от ее конструктивных и технологических особенностей, но и от того, насколько авиационные масла, топлива и технические жидкости отвечают по качеству предъявляемым к ним требованиям во время работы. В процессе эксплуатации авиационных двигателей масла подвергаются термическому воздействию, в результате чего их свойства и состав меняются, что может негативно сказаться на работе двигателя в целом. Наиболее перспективным способом повышения термической устойчивости авиационных масел представляется разработка новых и улучшение существующих составов масел. В связи с этим целесообразно проанализировать кинетические характеристики термоконверсии масел, что позволит прогнозировать их устойчивость в широком температурном интервале. В работе изучена кинетика термического разложения авиационных масел МС-8П, ТН-98 и ТН-600, применяемых на разных типах воздушных судов в гражданской авиации Республики Беларусь, методом термогравиметрического анализа. Состав образцов масел исследован методами ИК-спектроскопии, хромато-масс-спектроскопии. Сравнительный анализ результатов исследования новых масел и масел, слитых из двигателей воздушных судов, свидетельствует о том, что даже при незначительных перегревах в процессе эксплуатации происходит изменение углеводородного состава, изменяется в некоторой степени содержание основных классов углеводородов. Исследования термолиза масел показывают, что возможные перегревы после останова двигателя соответствуют температурам начала разложения. Продукты термического превращения углеводов масел будут способствовать образованию дефектов элементов узлов трения. В результате обработки экспериментальных данных термоконверсии авиационных масел МС-8П, ТН-98 и ТН-600 были определены механизмы их разложения, а также макрокинетические параметры, позволяющие достаточно точно оценить влияние температурных режимов эксплуатации масел на скорость их конверсии. Это представляется полезным при моделировании работы авиационных двигателей и прогнозировании изменений показателей качества масел в условиях их эксплуатации

Анализ существующих подходов к перестроению маршрута полета воздушного судна в процессе его выполнения

Currently, the large number of aircraft accidents is associated with the loss of control in flight and a controlled flight into terrain. It frequently occurs due to a change of flight conditions, relatively which a preparation for departure was carried out, and involves the necessity to reroute efficiently in the conditions of increased psychophysiological load and time constraint for decisionmaking. Generated thunderstorm cells on route, artificial or natural obstacles, not considered while planning a route, can result in amending a flight plan, which was earlier accepted and implemented in the automatic, flight director or manual modes of control. The lack of comprehensive situational awareness is fairly a frequent cause of aviation accidents for general aviation aircraft. Aviation accidents of transport category aircraft are typically associated with incorrect crew actions when dangerous flight zones are detected along the route. The article represents an overview and analyzes modern onboard facilities to detect obstacles, as well as required pilot actions to reroute a flight for in-flight detected obstacle avoidance. The current level of avionics development provides situational awareness necessary for obstacles avoidance but requires timely, correct and sometimes non-obvious flight crew rerouting decisions. The algorithms used with robotic packages of various applications in related fields ensure the automatic rerouting for obstacle avoidance. They cannot be directly used or adapted for the implementation on board an aircraft due to the lack of consideration for aircraft specific features when obstacle avoidance routing, i.e., restrictions of control parameters (an angle of attack, overload, roll angle), capabilities of a control system (available rate of overload, available and maximally allowable angular rolling velocity, etc.). Therefore, the issue to develop a system to support pilot decisions for obstacle avoidance is relevant. It encompasses the synthesis of safe alternatives for obstacle avoidance which are optimal by a pilot-assigned criterion (minimum loss of time, minimum additional fuel consumption, etc.).В настоящее время большое количество авиационных происшествий связано с потерей управления в полете и столкновением с землей в управляемом полете. Зачастую это происходит вследствие изменения условий полета, относительно которых происходила подготовка к вылету, и связано с необходимостью оперативного перестроения маршрута полета в условиях повышенной психофизиологической нагрузки и дефицита времени на принятие решения. Причинами перестроения ранее принятого и реализуемого в автоматическом, директорном или ручном режимах управления плана полета может стать, например, возникновение на пути следования грозовых очагов или появление не учтенных при планировании искусственных или естественных препятствий. Отсутствие полной ситуационной осведомленности является достаточно частой причиной авиационных происшествий для воздушных судов малой авиации. Авиационные происшествия самолетов транспортной категории, как правило, связаны с неправильными действиями экипажа при обнаружении на пути следования опасных зон полета. В статье, носящей обзорный характер, анализируются современные бортовые средства обнаружения препятствий, а также необходимые действия пилота, связанные с изменением маршрута полета с целью облета препятствий, обнаруженных в ходе полета. Показано, что современный уровень развития авионики обеспечивает необходимую для облета препятствий ситуационную осведомленность, но требует принятия своевременных, правильных и зачастую неочевидных решений экипажем по перестроению маршрута полета. Используемые же в смежных областях робототехническими комплексами различного назначения алгоритмы, обеспечивающие автоматическое перестроение маршрута движения с целью обхода препятствий, не могут быть напрямую использованы или адаптированы для реализации на борту воздушного судна в силу отсутствия учета при построении маршрутов обхода препятствий специфических особенностей воздушных судов – ограничений на управляющие параметры (угол атаки, перегрузка, угол крена); возможности системы управления (располагаемые темп создания перегрузки, располагаемая и максимально допустимая угловая скорость крена и др.). Следовательно, актуальной представляется задача разработки системы поддержки принятия решения пилота по облету препятствий, обеспечивающей синтез альтернативных безопасных маршрутов облета препятствий, оптимальных по заданному пилотом критерию (минимальные потери времени, минимальные дополнительные затраты топлива и т. п.)

Пассажирское самолетостроение ХХ века. Количественный анализ

The statistics on the production and development of passenger airplanes in the world is presented in this article for the first time. The methods for obtaining the results are described, uncertainties of the results are estimated. It is specified what exactly is considered to be a passenger airplane. It is shown that only 60,000 passenger airplanes were built during the entire 20th century. This is less than 3% of the total production of airplanes of all classes. Their total capacity amounts less than 5 million people, or less than a thousandth of the world’s population by the end of the last century. These 60,000 airplanes provided unprecedented mobility of the population. It was revealed that the leading role in the passenger airplane manufacturing belonged to the USA, the USSR took a steady second place. The ups-and-downs in airplane production are described, including the recessions during the Great Depression, World War II and the global economic decline (in the USSR, the USA and other countries) in the early 1960s, which was replaced by a rapid increase in output. It is indicated that the number of airplanes produced in the last third of the 20th century remained approximately constant, but their average capacity was growing rapidly, which largely ensured the explosive growth of air transportation during this period. The dynamics of the dead weight per one passenger is given. The dynamics of the number of the new passenger airplane models is presented. It is shown that for the last 30 years of the century their number was approximately constant, and almost all the models that reached the test stage were put into serial production. In the period between the world wars, however, about half of all models tested in flight remained prototypes. The change in the ratio of the number of airplanes by the number of engines is given. The renaissance of three-engine airplanes in the 1960s, the almost complete disappearance of singleengine passenger airplanes by the end of the century and the stable amount of a small proportion of four-engine airplanes for the last 30 years of the past century are noted.В статье впервые представлена статистика производства и разработки пассажирских самолетов в мире. Приведена методика получения результатов, оценена их погрешность. Уточнено, что именно считается пассажирским самолетом. Показано, что за весь XX век построили только 60 тысяч пассажирских самолетов. Это менее 3 % от общего выпуска самолетов всех классов. Суммарная их вместимость составляет менее 5 млн человек, или менее тысячной доли населения Земли к концу прошлого столетия. И эти 60 тысяч самолетов обеспечили невиданную раньше мобильность населения. Выявлено, что лидирующая роль в пассажирском самолетостроении XX века принадлежит США, СССР занимал устойчивое второе место. Описаны подъемы и спады производства самолетов, в том числе спады во время Великой депрессии, Второй мировой войны и глобальный спад (в СССР, США и других странах) в начале 1960-х годов, сменившийся быстрым ростом выпуска. Показано, что количество производимых самолетов в последнюю треть XX века оставалось примерно постоянным, но их средняя вместимость быстро росла, что во многом обеспечило бурный рост авиаперевозок за этот период. Дана динамика массы конструкции в расчете на одного пассажира. Приведена динамика количества новых моделей пассажирских самолетов. Показано, что в последние 30 лет века это число было примерно постоянным и почти все модели, дошедшие до испытаний, были запущены в серийное производство. В период же между мировыми войнами около половины всех испытанных в полете моделей оставались опытными образцами. Дано изменение соотношения количества самолетов по числу двигателей. Отмечены ренессанс трехмоторных самолетов в 1960-е годы, практически полное исчезновение одномоторных пассажирских самолетов к концу века и стабильный размер небольшой доли четырехмоторных самолетов в последние 30 лет века

Анализ используемых подходов расчета эвольвентных шлицевых соединений и методы учета их влияния на динамическое поведение систем

   Spline couplings, due to their high reliability and strength parameters, are widespread not only in mechanical engineering. The ability to transmit high torque with a sufficiently long service life has led to the extensive use of these couplings in the aircraft industry. Since this unit is under heavy loads in aircraft gas turbine engines, much attention is paid not only to strength characteristics, but also to the influence on the dynamic parameters of the rotor system. To mitigate the risks of destruction and the occurrence of defects, a large number of studies are carried out allowing us to evaluate the rotor system operation with splines and make a forecast of its behavior in the event of various factors leading to a change in the operation of splines. This paper provides a review of various methods, techniques and models of involute spline couplings used in the analysis of the dynamic behavior of rotor systems. The analytical models that allow us to take into account the coupling in various systems as well as finite element models that demonstrate the description of various processes in splines. The publications, devoted to the comparison of finite element models with analytical ones confirming the results associated with the dynamic characteristics of systems with an increase in radial and angular swashes, have been considered. The results of comparing the above models and their results with experimental research to verify and confirm various effects are also presented. The given research of rotor systems with swash allows for a conclusion about a significant spline influence, since they can cause a change in the coupling rigidity, redistribution of contact, increased loads in meshing, increased vibration amplitudes, change in the spectrum of excited frequencies and self-oscillatory processes due to various factors.   Шлицевые соединения ввиду своих высоких параметров надежности и прочности широко распространены не только в машиностроении. Возможность обеспечивать передачу большого крутящего момента при достаточно большом ресурсе работы привела к активному использованию данных соединений в авиастроении. Поскольку в авиационных газотурбинных двигателях данный узел испытывает большие нагрузки, особое внимание уделяется не только прочностным характеристикам, но и влиянию на динамические параметры роторной системы. Для минимизации рисков разрушения и возникновения дефектов проводится большое количество исследований, позволяющих проводить оценку работы роторной системы со шлицами и прогнозировать ее поведение при возникновении различных факторов, приводящих к изменению работы шлицев. В данной статье проведен обзор различных методов, методик и моделей эвольвентных шлицевых соединений, использующихся при анализе динамического поведения роторных систем. Рассмотрены аналитические модели, позволяющие учитывать соединение в различных системах, и конечно-элементные модели, демонстрирующие описание различных процессов в шлицах. Исследованы работы, посвященные сравнению конечно-элементных моделей с аналитическими, подтверждающие результаты, связанные с динамическими характеристиками систем с ростом радиального и углового перекосов. Также представлены результаты сравнения вышеперечисленных моделей и их результатов с экспериментальными исследованиями для верификации и подтверждения различных эффектов. Приведенные исследования роторных систем с перекосом позволяют сделать вывод о существенном влиянии шлицев, поскольку они могут приводить к изменению жесткости соединения, перераспределению контакта, увеличению нагрузок в зацеплении, росту амплитуд вибраций, изменению спектра возбуждаемых частот и автоколебательным процессам вследствие различных факторов

Алгоритмическое обеспечение адаптивной системы предотвращения столкновения с рельефом (АСПСР)

The article considers the restrictions algorithms for the trajectory parameters of aircraft motion. Three groups of algorithms are under consideration. They are distinguished by the volume of airborne database about terrain, modes of aircraft operation. The first group (the full SFITA mode) uses the maximum digital cartographic information (DCI) about the terrain. In the SFITA algorithms, the terrain is approximated in the form of planes in space in some predictable, pre-emptive area in the flight path direction. Terrain following is carried out in space in the assigned direction. The equation of the adjacent plane is solved. The distance, the approach speed, and the time to reach the plane are enumerated. The net acceleration to reduce the approach speed to the plane of restriction is calculated under the specified constraint controls. The required time is calculated to reduce the approach speed towards the obstacle to zero. Having equated the expressions for the time of reaching and the required time, transition towards the distance to the plane of restriction, on which it is imperative to utilize constraint controls. The second group (the major SFITA mode) uses the DCI about the terrain in the direction of track in a pre-emptive area. The terrain is approximated by a line in the plane. The specified normal overload is used as a means of control. Terrain following is conducted in the vertical or slant planes. Subsequently, the same procedures are used as in the first group. The third group (the minimum SFITA mode) does not use DCI. The radio and barometric pressure altimeters are used as information systems about the terrain. The given SFITA mode is selected only for flights in a flat terrain. The algorithm includes the similar procedures as in the first and in the second groups. The analytical analysis, confirming the adaptive properties of algorithmic support based on the fundamental law of uniformly retarded motion, is given. The considered algorithms efficiency is confirmed by a comprehensive amount of simulation. The presented algorithms can become the foundation for developing Russian TAWS analogues.В работе рассматриваются алгоритмы ограничений траекторных параметров движения самолетов. Рассматриваются три группы алгоритмов. Они различаются по объему бортовых баз данных о земной поверхности, о режимах применения самолетов. Первая группа (полный режим АСПСР) использует максимальную цифровую картографическую информацию (ЦКИ) о рельефе. В алгоритмах АСПСР рельеф аппроксимируется в виде плоскостей в пространстве в некоторой прогнозируемой, упрежденной области в направлении полета. Увод от препятствия осуществляется в пространстве в заданном направлении. Формируется уравнение близлежащей плоскости, вычисляется расстояние, темп приближения и время достижения плоскости. Вычисляется располагаемое ускорение сброса темпа приближения к плоскости ограничения при заданных управлениях на ограничение. Вычисляется потребное время для сброса темпа приближения к препятствию до нуля. Приравняв выражения для времен достижения и потребного, осуществляется переход к расстоянию до плоскости ограничения, на котором необходимо реализовать управления, выделенные на ограничение. Вторая группа (основной режим АСПСР) использует ЦКИ о рельефе в направлении линии пути в упрежденной области. Рельеф аппроксимируется линией в плоскости. В качестве управления используется заданная нормальная перегрузка. Увод от препятствия осуществляется в вертикальной или наклонной плоскостях. Далее используются те же процедуры, что и в первой группе. Третья группа (минимальный режим АСПСР) не использует ЦКИ. В качестве информационных систем о рельефе используются радио- и барометрические высотомеры. Данный режим АСПСР используется только для полетов в равнинной местности. В алгоритме используются те же процедуры, что в первой и второй группах. Приведен аналитический анализ, подтверждающий адаптивные свойства алгоритмического обеспечения, базирующийся на фундаментальном законе равнопеременного движения. Эффективность рассмотренных алгоритмов подтверждена обширным объемом моделирования. Представленные алгоритмы могут быть базовой основой для создания российских аналогов TAWS

Влияние примесей, содержащихся в топливе и воздухе, на сульфидную коррозию лопаток турбины газотурбинных двигателей

In the process of improving gas turbine engines (GTE), increasing the resource and efficiency, there is a constant increase in temperature and pressure of the working fluid. Turbine elements are subjected to high thermomechanical loads and continuous exposure from the aggressive environment. These impacts are especially significant for the working blades of the first stages of the turbine, located in the area of the highest temperatures. One of the most serious types of damage in this case is the corrosive effect on the working blade from the combustion gases entering the flow part of the turbine. The TS-1 fuel used on an aircraft contains sulfur compounds in its composition – elemental sulfur and mercaptans, which in the combustion process, together with sodium and potassium in the air, leads to an aggressive effect on the material of the turbine blade. To ensure the long-term operation of the turbine blades of the turbine at the gas temperature at the turbine inlet up to 800...850 ℃, the content of these products in both fuel and air is limited according to the regulatory and technical documentation. However, it is not yet possible to exclude them completely. The presence of sulfur compounds on the turbine blades of the GTE causes sulfide corrosion. Therefore, the article considers the influence of impurities in fuel and air on the process of sulfide corrosion of the turbine blades material of the turbine. The mechanism of sulfur dissolution in metal oxides or protective coating is presented, as well as the diffusion of sulfur oxide from the coating surface into its depth. The reason for the influence of sodium chloride contained in the air on the corrosion of nickel alloy or the protective coating applied on it has been established. The influence of vanadium in the fuel on the corrosion rate is given. In order to increase the efficiency of the turbine blades when exposed to such an aggressive environment, it is proposed to use a new coating formed from an aqueous suspension and allowing the introduction of chromium into the coating, which provides a higher durability of such a coating in comparison with serial aluminide coatings. The introduction of chromium is ensured by an exothermic reaction occurring during the formation of the coating during heat treatment.В процессе совершенствования газотурбинных двигателей (ГТД), повышения ресурса и коэффициента полезного действия (КПД) происходит постоянный рост температуры и давления рабочего тела. Элементы турбиныподвергаются высоким термомеханическим нагрузкам и непрерывному воздействию со стороны агрессивной среды. Эти воздействия особенно существенны для рабочих лопаток первых ступеней турбины ГТД, находящихся в области наиболее высоких температур. Один из самых серьезных видов повреждений в данном случае – коррозионное воздействие на рабочую лопатку со стороны газовых продуктов сгорания, поступающих в проточную часть турбины. Применяемое на воздушном судне (ВС) топливо ТС-1 содержит в своем составе сернистые соединения –элементарную серу и меркаптаны, что в процессе сгорания совместно с находящимися в воздухе натрием и калием приводит к агрессивному воздействию на материал рабочей лопатки турбины ГТД. Для обеспечения длительной работы лопаток турбины ГТД при температуре газа на входе в турбину до 800…850 ℃ содержание данных продуктов как в топливе, так и в воздухе, согласно нормативно технической документации, ограничивают. Однако исключить их полностью пока нет возможности. Присутствие соединений серы на лопатках турбины ГТД вызывает протекание сульфидной коррозии. Поэтому в статье рассматривается влияние примесей в топливе и воздухе на процесс протекания сульфидной коррозии материала лопаток турбины ГТД. Представлен механизм растворения серы в оксидах металла или защитного покрытия, а также диффузия оксида серы с поверхности покрытия в его глубь. Установлена причина влияния содержащегося в воздухе хлористого натрия на коррозию никелевого сплава или применяемого на нем защитного покрытия. Приводится влияние находящегося в топливе ванадия на скорость коррозии. С целью увеличения работоспособности рабочих лопаток турбины ГТД при воздействии такой агрессивной среды предлагается применение нового покрытия, формируемого из водной суспензии и позволяющего ввести в состав покрытия хром, что обеспечивает более высокую долговечность такого покрытия в сравнении с серийными алюминидными покрытиями. Введение хрома обеспечивается за счет экзотермической реакции, протекающей в процессе формирования покрытия при термической обработке

Использование интерактивного макета кабины экипажа самолета ДА-42T в учебном процессе

When conducting training sessions at an aviation university, it is advisable to demonstrate samples of aeronautical equipment, individual elements of systems and accessories, or use specialized stands and posters. However, when studying modern types of training aircraft, the cockpits of which contain multifunction displays, complications arise when absorbing training resources. When studying multi-function display cockpits, it is necessary to use interactive training devices in which displays must operate under power and possess the required capabilities. Training on hardware is impracticable in some cases, and unadvisable in others. The use of the integrated simulator for training in various disciplines is limited as the simulator is primarily designed to impart primary aircraft control skills rather than for classroom training. The article deals with the issue of upgrading pilot-trainees training skills during the familiarization with the cockpit equipment using an interactive DA-42T aircraft cockpit mockup with all the controls and indications (except for the control stick and pedals), including two primary multi-function displays and one backup, during the process-oriented training of the university. The operation of multi-function indicators is implemented in the form of special devices with a display and a push-button frame connected to a specially developed program on a PC that simulates the aircraft data system operation. For this purpose, to be based on information from the Aircraft Flight Manual, the information frames, shown on multi-function displays in the DA-42T aircraft, are reproduced. The content of the developed frames duplicates completely the DA-42T aircraft indication, contributing to improving academic study and acquiring practical skills to work on the integrated simulator as well as in a real aircraft. The physical cockpit mockup controls also correspond, in terms of the appearance and location, to the controls in the real DA-42T aircraft cockpit. The procedure to develop simulators of multi-function displays and the DA-42T aircraft cockpit mockup is described. The capabilities to use simulators of multi-function displays and the DA-42T cockpit mockup in the process-oriented training to upgrade skills are described. The conducted research results are described; the advantages of using the interactive cockpit mockup in the process-oriented training are presented. При проведении учебных занятий в авиационном вузе целесообразно демонстрировать образцы авиационной техники, отдельные элементы систем и агрегатов или использовать специализированные стенды и плакаты. Однако при изучении современных типов учебных воздушных судов, кабины которых содержат многофункциональные индикаторы, при таком подходе возникают трудности в усвоении учебного материала. При изучении кабин с многофункциональными индикаторами необходимо использовать интерактивные средства обучения, в которых индикаторы должны работать под питанием и иметь необходимый функционал. Обучение на реальной технике в одних случаях является невозможным, а в других нецелесообразным. Использование для обучения комплексного тренажера на учебных занятиях по различным дисциплинам ограничено в силу того, что тренажер предназначен в первую очередь для привития первичных навыков управления воздушным судном, а не для теоретического обучения. В статье рассматривается вопрос повышения качества обучения курсантов-летчиков при изучении порядка работы с арматурой кабины путем использования в учебном процессе вуза интерактивного макета кабины экипажа самолета ДА-42Т со всеми органами управления и индикации (за исключением РУС и педалей), включая два основных многофункциональных индикатора и один резервный. Работа многофункциональных индикаторов реализована в виде специальных устройств, имеющих дисплей и кнопочное обрамление, подключенных к специально разработанной программе на ПК, имитирующей работу информационной системы самолета. Для этого на основе информации из руководства по летной эксплуатации воспроизведены информационные кадры, отображаемые на многофункциональных индикаторах в самолете ДА-42Т. Содержание разработанных кадров полностью повторяет индикацию в самолете ДА-42Т, способствуя повышению качества обучения и выработке практических навыков по работе на комплексном тренажере и в реальном самолете. Физические органы управления в макете кабины также соответствуют по внешнему виду и расположению органам управления в кабине настоящего самолета ДА-42Т. Описан порядок разработки имитаторов многофункциональных индикаторов и макета кабины экипажа самолета ДА-42Т. Описаны возможности использования имитаторов многофункциональных индикаторов и макета кабина самолета ДА-42Т в учебном процессе для повышения качества обучения. Описаны результаты проведенных исследований, представлены преимущества использования интерактивного макета кабины в учебном процессе.

Результаты оценки трибологических свойств авиационных масел для двигателей воздушных судов

The development of modern heat-stressed aircraft engines is a complex process based on the advanced achievements of various branches of science and technology, including chemmotology. Each new generation of aircraft engines imposes stricter requirements on the quality of the aviation oils used to ensure the reliable operation, including engine oil systems, rotor bearings and other components. One of the important factors in reducing friction and wear-out of modern gas turbine engines is the use of high-quality oils with a high level of anti-wear and anti-friction properties which allow engines to operate under various relubrication intervals. In the domestic regulatory and technical documentation, the anti-wear properties of aviation oils are evaluated using a four-ball friction machine according to GOST 9490, and the anti-friction properties are not taken into account. The specified friction machine has a variety of disadvantages. In this regard, the authors evaluated the anti-wear and anti-friction properties of domestic aviation oils using a versatile vibro-tribometer which allows for the operational properties of oils to be researched under the modes that are the most characteristic for the actual operation of aircraft engines compared with parameters of oil tests by a four-ball friction machine. Unlike the four-ball friction machine, the vibro-tribometer design implements a contact - interaction scheme in a “ball-plate plane” friction pair. At the same time, a thermal chamber is installed on this application that provides constant heating of the friction pair and the tested lubricating oils to the required temperature (from 0 to 150 ℃). It has been found that IPM-10 aviation oil possesses the best anti-wear and anti-friction properties, and with an increase in the tested oil temperature, a proportional increase in wear-out in the “ball-plate plane” friction pair occurs.Разработка современных и теплонапряженных авиационных двигателей является комплексным процессом, который основывается на передовых достижениях различных отраслей науки и техники, включая химмотологию. Каждое новое поколение авиационных двигателей предъявляет более жесткие требования к качеству применяемых авиационных масел, требуемых для обеспечения надежной работы в том числе маслосистем двигателей, подшипников опор роторов и других узлов. Одним из важных факторов снижения трения и износа современных газотурбинных двигателей является использование высококачественных масел с высоким уровнем противоизносных и антифрикционных свойств, позволяющих обеспечить работу двигателей при различных режимах смазки. В отечественной нормативно-технической документации противоизносные свойства авиационных масел оцениваются с помощью четырехшариковой машины трения (ЧМТ) по ГОСТ 9490, а антифрикционные свойства не учтены. Указанная машина трения имеет ряд недостатков. В этой связи авторами проведена оценка противоизносных и антифрикционных свойств отечественных авиационных масел с помощью универсального вибротрибометра, позволяющего исследовать эксплуатационные свойства масел при режимах, наиболее характерных для реальной эксплуатации авиационных двигателей, по сравнению с параметрами испытаний масел на четырехшариковой машиной трения. В отличие от ЧМТ в конструкции вибротрибометра используется схема контакта в паре трения «шарик – плоскость пластины». При этом на указанном приборе установлена термокамера, которая обеспечивает постоянный нагрев пары трения и испытуемых смазочных масел до требуемой температуры (от 0 до 150 ºС). По результатам испытаний установлено, что наилучшими противоизносными и антифрикционными свойствами обладает масло авиационное ИПМ-10, а с увеличением температуры испытаний масел происходит пропорциональное увеличение износа в паре трения «шарик – плоскость пластины»

Точность определения координат беспилотного летательного аппарата с навигационным комплексом, включающим оптико-электронную систему позиционирования

The article proposes the approaches to updating a strapdown inertial navigation system (SINS) based on data of the airborne electro-optical system (EOS) of an unmanned aerial vehicle (UAV). It is specified that the EOS is presented as a navigation data sensor. The rationale for the feasibility of such an approach is formed, especially in the terms of signal lack or suppression of satellite radio-navigation systems. It is proposed to ensure the accuracy of self-contained navigation by assigning an UAV route, including waypoints with terrestrial references (TRs). Notably, TR-associated image information is preliminarily downloaded into the flight management computer (FMC). The automated TR identification system with denoted coordinates at next waypoints, using airborne data, in fact, allows for alternative global positioning. The reliable operation of such an integrated navigation system over sufficiently extended legs of flight path, first, depends on the accuracy of its constituent elements. Taking into consideration the fact that conventional sensors of navigation information, such as a SINS and an altimeter, are quite well studied in numerous contributions. The article focuses on the UAV airborne electro-optical system and, specifically, on its application features as a navigation sensor. The factors influencing the accuracy of the UAV positioning data determination at waypoints according to the data of the airborne EOS are considered. The developed mathematical model of errors for the UAV inertial optical navigation complex (IONC) is presented. The analysis of the impact of airborne altimeter inaccuracies, earth’s surface features and the shift of the onboard digital camera optical axis, caused by random evolutions of the carrier body in turbulent atmosphere on the positioning accuracy, was conducted. The results of calculating lapses in determining the UAV positioning data, equipped with IONC, are given.В статье предложены подходы к коррекции бесплатформенной инерциальной навигационной системы по информации от бортовой оптико-электронной системы беспилотного летательного аппарата. При этом оптико-электронная система представлена как датчик навигационной информации. Приводится обоснование целесообразности такого подхода, особенно в условиях отсутствия или подавления сигналов спутниковых радионавигационных систем. Точность автономной навигации предлагается обеспечить за счет организации маршрута беспилотного летательного аппарата, включающего промежуточные пункты маршрута с размещенными в них наземными навигационными ориентирами. При этом видовая информация, связанная с наземными навигационными ориентирами, заранее записана в память бортового компьютера. Система автоматической идентификации наземных навигационных ориентиров с известными координатами в очередных промежуточных пунктах маршрута с использованием имеющихся на борту данных, по сути, обеспечивает возможность альтернативного глобального позиционирования. Правильное функционирование такой комплексной навигационной системы на достаточно продолжительных участках траектории полета прежде всего зависит от точности входящих в нее элементов. С учетом того что классические датчики навигационной информации, такие как бесплатформенная инерциальная навигационная система и высотомер, достаточно хорошо исследованы в многочисленных научных публикациях, основное внимание в статье уделено бортовой оптико-электронной системе беспилотного летательного аппарата, в частности особенностям ее применения в качестве навигационного датчика. Рассмотрены факторы, влияющие на точность определения координат беспилотного летательного аппарата в промежуточных пунктах маршрута по данным бортовой оптико-электронной системы. Представлена разработанная математическая модель ошибок инерциально-оптического навигационного комплекса беспилотного летательного аппарата. Проведен анализ влияния погрешностей бортового высотомера, характеристик рельефа подстилающей местности и смещения оптической оси бортовой цифровой камеры, вызванного случайными эволюциями корпуса носителя в турбулентной атмосфере, на точность позиционирования. Приведены результаты расчета погрешностей определения координат беспилотного летательного аппарата, оснащенного инерциально-оптическим навигационным комплексом