авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

Методология формирования обликовых эксплуатационно-технических характеристик высокоэффективных самолетов нового поколения

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Рухлинский Виктор Михайлович

Методология формирования обликовых ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ характеристик высокоэффективных самолетов нового поколения

Специальность: 05.22.14 Эксплуатация воздушного транспорта

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва 2008

Работа выполнена на кафедре «Техническая эксплуатация летательных аппаратов и авиационных двигателей» Московского Государственного Технического Университета Гражданской Авиации (МГТУ ГА)

Научный консультант: профессор, доктор технических наук Чинючин Юрий Михайлович
Официальные оппоненты: профессор, доктор технических наук Соловьев Борис Александрович
профессор, доктор технических наук Калугин Владимир Тимофеевич
профессор, доктор технических наук Зубков Борис Васильевич
Ведущая организация: Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации (ГосНИИ ГА)

Защита диссертации состоится «____» _____________ 200__ г. на заседании Диссертационного совета Д.223.011.01 при Московском государственном техническом университете гражданской авиации (адрес: ГСП-3, Москва, 125993, А-493, Кронштадтский бульвар, 20).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ ГА.

Автореферат разослан «____» ____________200__ г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д.223.011.01

профессор, доктор технических наук Камзолов С.К.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Диссертационная работа посвящена решению актуальной научно-технической проблемы, имеющей важное народно-хозяйственное значение и связанной с повышением эффективности авиационной транспортной системы на основе разработки требований к отечественной промышленности по созданию высокоэффективных самолетов нового поколения. На 36-й Ассамблее ИКАО (сентябрь 2007 г.) мировое авиационное сообщество выделило несколько главных проблем, стоящих перед гражданской авиацией мира:

  • повышение безопасности полетов в связи негативной тенденцией снижения ее уровня;
  • снижение степени отрицательного воздействия результатов авиационной деятельности на окружающую среду;
  • экономические проблемы, связанные с резким повышением цен на авиационное топливо;
  • обеспечение эффективной и безопасной эксплуатации самолетов в экстремальных условиях (Арктики и Крайнего Севера), обусловленной амбициозными планами освоения Арктических природных богатств пятью государствами (Российская Федерация, Канада, Норвегия, Дания, США).

Широко известны работы ученых, направленные на решение указанных проблем, в частности, следует выделить работы Анодиной Т.Г., Андронова А.М., Барзиловича Е.Ю., Воробьева В.В., Воробьева В.Г., Гузия А.Г., Зубкова Б.В., Ицковича А.А., Кофмана В.Д., Куклева Е.А., Новожилова Г.В., Прокофьева А.И., М. Милде, Мулкиджанова И.К., Сакача Р.В., Смирнова Н.Н., М. Трюмо, Чинючина Ю.М., Шапкина В.С., Шпилева К.Н.

Исследования, выполненные научно-исследовательскими институтами ЦАГИ, ГосНИИ ГА, ЛИИ им. Громова, МГТУ ГА, ГосНИИ «Аэронавигации», ОКБ – разработчиками ВС и др., позволили создать отечественные самолеты нового поколения Ил-96-300, Ту-204, Ан-124-100, Бе-200, Ту-334, Ил-96 М, Ан-148, Ан-74, Ил-76 и др., которые не уступают по ряду эксплуатационно-технических характеристик западным самолетам-аналогам В 767, А-340, В 757, А-320 и др.

Однако, проведенный анализ состояния безопасности полетов в Российской Федерации и государствах СНГ свидетельствует о крайне низком ее уровне. За последние 7 лет в коммерческой гражданской авиации указанных государств произошло 195 авиационных происшествий, в том числе 79 катастроф, в которых погибли 1242 человека.

Кроме того, по результатам системного анализа, проведенного Межгосударственным авиационным комитетом, установлено, что в РФ:

- около 70% авиаперевозок осуществляются на магистральных самолетах 60…70-х годов выпуска, которые не соответствуют современным требованиям по «шумам», «эмиссии», расходам топлива и которые выработали более 70% суммарного назначенного ресурса;

- крайне низкие показатели интенсивности использования самолетов по назначению (в 5 и более раз ниже, чем на зарубежных ВС-аналогах);

- не разработана и не принята значительная часть нормативно-правовых и нормативно-технических правил, гармонизированных с международными стандартами;

- затраты на авиационное топливо в себестоимости авиаперевозок составляют от 40 до 60%;

- система подготовки авиационного персонала требует серьезных преобразований.

Все новые типы западных самолетов В 777, А-340, А-380, В 787 проектируются и строятся по классической схеме, решая вопросы обеспечения требуемой пассажировместимости (500…600 пассажиров) традиционным способом – путем увеличения габаритов фюзеляжа, и увеличивая массу его конструкции (самолет А-380 – более 600 т). Разработчики новой авиационной техники в основном работают над модернизацией серийных типов самолетов.

Начало проектирования любого самолета для нужд ГА связано с созданием первоначального облика будущего типа самолета, базирующегося на необходимости решения проблем, стоящих перед гражданской авиацией.

Как правило, в истории отечественного самолетостроения этот облик формировался головными институтами гражданской авиации (ГосНИИ ГА, ГосНИИ «Аэронавигация», ГП и НИИ Аэропроект) и представлялся в виде технических заданий (ТЗ) ОКБ авиационной промышленности.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационного исследования является научное обоснование условий и требований по формированию обликовых характеристик гражданских самолетов нового поколения, обеспечивающих их высокоэффективную и безопасную эксплуатацию.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих основных первостепенных задач:

1. Анализ действующей стратегии формирования облика разрабатываемых отечественных и зарубежных типов самолетов и выбор исследуемых обликовых характеристик.

2. Исследование и обоснование, с учетом международных стандартов, критических параметров ожидаемых условий эксплуатации, обуславливающих облик вновь разрабатываемых типов самолетов.

3. Разработка метода снижения риска при производстве полетов в экстремальных условиях.

4. Исследование и разработка метода управления надежностью систем и оборудования самолетов, эксплуатируемых в экстремальных условиях.

5. Разработка математической модели оптимизации процесса технической эксплуатации самолетов.

6. Разработка методологических основ формирования облика перспективных типов самолетов с учетом критических ожидаемых условий эксплуатации.

7. Разработка универсального критерия оценки уровня безопасности полетов.

8. Разработка системы гармонизированных с международными требованиями авиационных правил национального регулирования в условиях массовой эксплуатации самолетов нового поколения.

9. Апробация и внедрение результатов исследования в теорию и практику эксплуатации серийных, вновь создаваемых и перспективных типов самолетов.

Научная новизна результатов диссертационного исследования заключается в том, что впервые:

1. Проведен выбор и обоснован состав обликовых характеристик вновь создаваемых типов самолетов с учетом повышенных требований по обеспечению эффективности их эксплуатации и безопасности полетов.

2. Научно обоснована минимально необходимая и достаточная совокупность критических параметров ожидаемых условий эксплуатации, учитываемых при формировании облика новых типов самолетов.

3. Разработана методология формирования облика вновь создаваемого типа самолета, основанная на предложенных в работе методах:

  • управления надежностью систем и оборудования самолетов, эксплуатируемых в экстремальных условиях (Арктика, Крайний Север, Сибирь), построенного по результатам корреляционного анализа влияния критических эксплуатационных факторов на изменение технического состояния авиационной техники;
  • снижения риска возникновения происшествия при производстве полетов в экстремальных условиях, достигаемого за счет совершенствования конструктивно-технологических свойств самолетов и всей инфраструктуры системы эксплуатации;
  • оценки уровня безопасности полетов, проводимой с использованием нового универсального критерия («критерия ущерба»), обеспечивающего максимальную объективность анализа безопасности полетов;
  • оптимизации процесса технической эксплуатации самолетов по критериям эффективности с учетом экстремальных условий эксплуатации с аналитическим представлением целевой функции методом группового учета аргументов на основе регрессионного многофакторного анализа.

4. Проведена сравнительная технико-экономическая оценка эффективности серийных и перспективных типов гражданских самолетов.

Положения, выносимые на защиту. На защиту выносится методология формирования обликовых эксплуатационно-технических характеристик высокоэффективных самолетов нового поколения, которая включает следующие основные теоретические модели, методы и научно-практические положения:

  • структурно-логическая схема обоснования исследуемых обликовых характеристик вновь создаваемых и перспективных типов гражданских самолетов и критических параметров ожидаемых условий их эксплуатации;
  • метод снижения риска катастрофической ситуации при производстве полетов в экстремальных условиях;
  • метод управления надежностью систем и оборудования самолетов с учетом экстремальных эксплуатационных условий;
  • математическая модель оптимизации процесса технической эксплуатации самолетов;
  • универсальный критерий оценки уровня безопасности полетов;
  • механизм построения системы авиационных правил государственного регулирования безопасности полетов.

Практическая ценность работы состоит в том, что ее теоретические положения и научно-практические результаты позволяют:

  • разрабатывать научно обоснованные технические требования к обликовым характеристикам гражданских самолетов нового поколения, обладающим как конструктивно-технологическим совершенством, так и повышенными параметрами технико-экономической эффективности эксплуатации и безопасности полетов;
  • разрабатывать рекомендации по производству полетов в экстремальных условиях, обеспечивающих минимальные риски;
  • совершенствовать механизмы управления надежностью систем и оборудования самолетов с учетом их эксплуатации в экстремальных (прежде всего, климатических) условиях;
  • разрабатывать комплексы авиационных правил, гармонизированных с международными стандартами, обеспечивающих регулирование, надзор и контроль авиационной деятельности эксплуатантов.
  • проводить объективную оценку уровня безопасности полетов самолетов на основе нового универсального экономического критерия;
  • ставить и решать конкретные задачи управления эффективностью авиатранспортной системы на основе оптимизации процесса технической эксплуатации в целом серийной и перспективной авиационной техники.

Реализация работы. Результаты диссертационной работы внедрены:

  • в форме Патента (рег. № 49560 от 19.04.2000 г. в Госреестре промышленных образцов РФ) на новое семейство самолетов М-60;
  • в виде положений Государственной Программы обеспечения безопасности полетов воздушных судов гражданской авиации, утвержденной Распоряжением Правительства РФ от 6 мая 2008 г. № 641-р;
  • в Программах подготовки инспекторов по безопасности полетов, утв. IFFAS ICAO на период 2006…2008 гг., проводимой в рамках Межгосударственного авиационного комитета для руководителей Авиационных администраций и ведущих специалистов стран – членов СНГ, в том числе и РФ;
  • в Рекомендациях:
  1. для ОКБ им. А. Туполева при конструировании и доработках элементов топливной и гидравлической систем, электрооборудования и ПНК самолета Ту-204;
  2. для ОКБ им. Антонова при конструировании и доработках функциональных систем и эксплуатационной документации по самолету Ан-74 для летно-технической эксплуатации в зонах Арктики и Антарктики;
  3. для Харьковского АПО при обосновании нормативов на ЗИПы самолетов Ту-134А, эксплуатируемых в районах Крайнего Севера.

Материалы диссертации были представлены и обсуждались на:

  • Всесоюзной научно-технической конференции «Проблемы исследований перспектив развития гражданской авиации» (Москва, ГосНИИ ГА, 1982 г.);
  • Всесоюзной научно-технической конференции, посвященной 60-летию Аэрофлота, «Проблемы повышения эффективности воздушного транспорта в народном хозяйстве» (Москва, МИИ ГА, 1983 г.);
  • Научно-технической конференции по итогам НИР за 1982 г. (Архангельск, АЛТИ, 1982 г.);
  • Научно-технических семинарах кафедры «Технической эксплуатации ЛА и АД» (Москва, МИИ ГА, 1985…1987 гг.)
  • Всесоюзная научно-техническая конференция «Проблемы совершенствования ПТЭ авиационной техники, инженерно-авиационного обеспечения полетов в условиях научно-технического прогресса» (Москва, МИИ ГА, 1988 г.);
  • 33-й Сессии Ассамблеи ИКАО (Канада, Монреаль, ИКАО, 2001г.);
  • 35-й Сессии Ассамблеи ИКАО (Канада, Монреаль, ИКАО, 2004г.);
  • Международном семинаре ИКАО по техническим проектам COSCAP (Турция, Стамбул, ИКАО, 2003 г.);
  • Международном семинаре ИКАО по развитию проектов оказания помощи государствам (Египет, Каир, ИКАО, 2005 г.);
  • 22-м Международном симпозиуме по человеческому фактору (Москва, МАК, 2006 г.);
  • Конференции Генеральных директоров гражданской авиации по глобальному контролю уровня безопасности полетов (Канада, Монреаль, ИКАО, 2006 г.);
  • Всероссийской научно-технической конференции «VIII научные чтения по авиации, посвященные памяти Н.Е. Жуковского» (Москва, ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2007 г.);
  • 36-й Сессии Ассамблеи ИКАО (Канада, Монреаль, ИКАО, 2007г.);
  • Первом Ближневосточном авиационном саммите по безопасности полетов (ОАЭ, Абу-Даби, 2008 г.);
  • Международной научно-технической конференции, посвященной 85-летию гражданской авиации России (Москва, МГТУ ГА, 2008);
  • ежегодных заседаниях Совета по авиации и использованию воздушного пространства государств-участников Соглашения в Межгосударственном авиационном комитете с 2001 по 2007 гг. и научно-практических семинарах и курсах по безопасности полетов (Москва), в Республике Казахстан (Алма-Ата), Азербайджанской Республике (Баку), Киргизской Республике (Бишкек).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 60 печатных работ, в том числе 10 печатных работ в изданиях, рекомендованных ВАК для публикации результатов докторских диссертаций, 10 изданий ИКАО (русская и английская версии) и международного журнала Flight International (английская версия); автор работы является соавтором патента и авторского свидетельства на изобретение.

Структура и объем диссертационной работы. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы.

Основная часть работы изложена на 368 страницах машинописного текста и включает 106 рисунков, 33 таблицы, 241 библиографическое название. Общий объем работы составляет 438 страниц.

Основное содержание работы

Во введении обосновывается актуальность рассматриваемых проблем, сформулирована цель и выделены основные задачи исследования, дается общая характеристика работы.

В Главе 1 представлена классификация технико-экономических характеристик современных самолетов. Показана выявленная тенденция развития гражданской авиационной техники, направленная на обеспечение двух основных летных параметров – увеличенной скорости и дальности полета. В последние годы улучшение этих характеристик осуществлялось на основе экономического критерия.

При этом улучшение одного из указанных параметров делало совершенно не очевидным повышение технико-экономических показателей самолета в целом.

Эффективность транспортной авиации складывается в общем случае из 2-х слагаемых:

- транспортной эффективности Этр

, (1)

где: - масса израсходованного топлива, т;

Gk – коммерческая нагрузка, т;

L – дальность перевозки грузов (пассажиров), км.

- экономической эффективности (себестоимости пассажиро-километра, тонно-километра).

При одинаковой дальности полета основные факторы, от которых зависит эффективность авиационно-транспортной системы, можно разделить на 2 группы:

1 группа: масса пустого (снаряженного) самолета; аэродинамическое качество; удельный расход топлива; рейсовая скорость; коммерческая нагрузка; дальность полетов;

2 группа: безопасность полетов; соответствие экологическим нормам; надежность конструкции, оборудования; ресурсы и сроки службы; эксплуатационная технологичность; совершенство системы технического обслуживания и обеспечения запасными частями; комфорт пассажиров и дизайн самолета.

Все перечисленные факторы влияют на параметры эффективности эксплуатации ВС, взаимно зависимы и, как правило, противоречивы.

Проблема усложняется еще и тем, что по всем основным параметрам, влияющим на эффективность, достигнуты достаточно высокие результаты и их дальнейшее повышение становится все более проблематичным, в связи с чем нужны новые неординарные технические решения.

Масса пустого самолета. Для повышения эффективности конструкторы в первую очередь используют самый «мощный» фактор – снижение массы пустого самолета. За последние 40 лет масса пустого узкофюзеляжного самолета увеличилась в 4 раза, а коммерческая нагрузка в 10 раз, пассажировместимость доведена до 200…250 чел. С определенного момента стало проявляться нарастание относительной массы самолета из условий прочности. Появился «барьер вместимости» самолета. Внедрение широкофюзеляжных самолетов позволило решить проблему увеличения пассажировместимости до 300…350 чел., затем до 500…600 чел., но все это достигалось за счет увеличения массы конструкции самолета (до 600 т).

Аэродинамическое качество (Ка). В 1935 г. на самолете АНТ-25 было получено качество 17, но при скорости 170…200 км/ч. За 70 лет оно увеличилось на несколько единиц при увеличении скорости в 4 раза.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.