Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Устойчивость системы «Экипаж-ВС» при заходе на посадку

Диссертация: Устойчивость системы «Экипаж-ВС» при заходе на посадку
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

В диссертации решаются следующие задачи: анализируется устойчивость системы «Экипаж—ВС» на основе статистических данныхмоделируется функционирование системы «Экипаж—ВС» — вычисляются оптимальные по перегрузке траектории движения ВС при различных параметрахопределяется высота начала выравнивания при заданной вертикальной перегрузке в зависимости от скорости полета, вертикальной скорости снижения… Читать ещё >

Содержание

  • 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛЕТНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ, СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД
    • 1. 1. Летная эксплуатация как функционирование системы «Экипаж—ВС»
    • 1. 2. Формализация летной эксплуатации
    • 1. 3. Методы исследований, математические модели
      • 1. 3. 1. Алгоритмический метод
      • 1. 3. 2. Структурное моделирование
      • 1. 3. 3. Информационный метод
      • 1. 3. 4. Статистические модели, основанные на теории принятия решения
      • 1. 3. 5. Динамическое моделирование
    • 1. 4. Проблемы математического моделирования. Выбор модели
  • 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ «ЭКИПАЖ—ВС»
    • 2. 1. Уравнение движения воздушного судна
      • 2. 1. 1. Классические уравнения движения
      • 2. 1. 2. Системы координат и уравнения движения воздушного судна
    • 2. 2. Уравнение управления воздушным судном
    • 2. 3. Линеаризованные уравнения устойчивости. Критерии устойчивости
  • 3. АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ «ЭКИПАЖ—ВС»
    • 3. 1. Требования норм летной годности к устойчивости ВС
    • 3. 2. Авиационные происшествия и инциденты, связанные с проявлением неустойчивости системы «Экипаж-ВС»
    • 3. 3. Вычисление траекторий движения ВС при различных параметрах, оптимизация по вертикальной перегрузке
    • 3. 4. Оценка устойчивости системы «Экипаж-ВС»
  • 4. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ГРУБЫХ ПОСАДОК
    • 4. 1. Анализ статистических данных, типичные случаи грубых приземлений
    • 4. 2. Характерные ошибки пилотирования. Основные причины грубых посадок
      • 4. 2. 1. Отклонения и ошибки при заходе на посадку по ОСП
      • 4. 2. 2. Отклонения и ошибки при заходе на посадку по курсоглиссадной системе
      • 4. 2. 3. Маневры в вертикальной плоскости и управление силовой установкой, приводящие к разбалансировке ВС
      • 4. 2. 4. Преднамеренный уход под глиссаду
      • 4. 2. 5. Основные причины грубых приземлений
    • 4. 3. Основные рекомендации
      • 4. 3. 1. Определение высоты выравнивания
      • 4. 3. 2. Продольная балансировка воздушного судна при заходе на посадку
      • 4. 3. 3. Подходы к повышению уровня взаимодействия в экипаже

Устойчивость системы «Экипаж-ВС» при заходе на посадку (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Проблемы, стоящие перед гражданской авиацией (ГА) -системой воздушного транспорта, как отраслью народного хозяйства, обусловлены с одной стороны, особенностями научно-технического прогресса, а с другой, — спецификой данной отрасли. Отличительной чертой нынешнего периода бурного развития научных и технических знаний явился информационный «взрыв», который вместе с другой особенностью современной авиации— увеличением скорости полета (сокращением времени на переработку информации) породил новую проблему, связанную со значительным увеличением (до 75%) авиационных происшествий (АП) из-за ошибок человека-оператора. Множество причин АП, обуславливающих разнообразные ошибки человека, получило название человеческого фактора.

Говоря о специфике ГА следует, прежде всего, отметить повышенную опасность воздушных перевозок, как и любого другого вида транспорта, связанного с перевозкой людей. Решение проблемы человеческого фактора, проблемы безопасности полетов возможно только при комплексном, системном подходе.

Важнейшим звеном системы воздушного транспорта (подсистемой) является система «Экипаж—воздушное судно» (СЭВС). Определяющая роль СЭВС в достижении целей, стоящих перед гражданской авиацией — осуществление безопасных воздушных перевозок — заключается в том, что работа этой системы завершает, реализует, суммирует и в то же время оценивает усилия всех составных частей (служб) авиационного комплекса. Функционирование системы «Экипаж—ВС» представляет собой летную эксплуатацию, которая включает следующие основные этапы: предварительная и предполетная подготовки, выполнение полета, послеполетный разбор в экипаже с анализом качества выполненного полета.

Качество функционирования системы «Экипаж—ВС» в значительной мере определяется устойчивостью её вблизи эксплуатационных ограничений. Под устойчивостью функционирования системы «Экипаж—ВС» понимается способность системы сохранять свои выходные характеристики в заданных границах при действии различных возмущений. В математическом плане исследование устойчивости сложных систем типа «Экипаж—ВС» является нерешенной проблемой, хотя при введении некоторых ограничений для конкретных задач такие решения возможны.

Анализ статистических данных по безопасности полётов показывает, что большинство авиационных происшествий с тяжелыми последствиями, связано с проявлением неустойчивости системы «Экипаж—ВС» при заходе на посадку. При этом на систему воздействует, как правило, несколько неблагоприятных факторов. В Руководстве по лётной эксплуатации (РЛЭ) каждого типа ВС вводятся ограничения на неблагоприятные факторы и отклонения параметров при управлении функциональными системами ВС. Однако эти ограничения сформулированы корректно для случаев, когда на систему действует только один фактор или существуют отклонения одного параметра.

Если на систему действует много факторов при условии, что ни один из них не выходит за пределы, указанные в РЛЭ, то экипаж не может быть уверенным, что система находится в области устойчивости, так как при совместном действии многих факторов ограничения должны быть другими. В связи с этим оценка устойчивости системы «Экипаж — ВС» при одновременном влиянии на её функционирование большого числа неблагоприятных факторов является актуальной проблемой, решение которой связано с повышением уровня безопасности полётов.

В диссертации проводится анализ особых ситуаций, возникающих при посадке ВС, грубых приземлений, которые характеризуются повышенными по сравнению с допустимыми (нормируемыми для данного типа ВС) вертикальными перегрузками. Статистические данные об авиационных происшествиях и инцидентах дают возможность сделать выводы, что грубые посадки являются частыми событиями в летной эксплуатации, а вероятность их перехода в авиационные происшествия с человеческими жертвами достаточно высока.

Моделирование грубого приземления на ЭВМ с внешними и начальными условиями, взятыми из материалов расследования авиационных происшествий (Норильск, Ленинград и др.) выявило основные факторы, приводящие к грубым посадкам.

Оптимизация траекторий движения ВС на этапе посадки с минимизацией вертикальной перегрузки при неблагоприятных внешних и начальных условиях, оценка устойчивости системы «Экипаж — ВС» на предпосадочной прямой позволили сформулировать научно обоснованные рекомендации экипажу по предотвращению особых ситуаций на этапе посадки.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ состояла в исследовании устойчивости сложной системы «Экипаж—ВС» при заходе на посадку путём моделирования её функционирования с учётом различных отклонений от программного движения по глиссаде и разработке рекомендаций по предотвращению особых ситуаций на посадке.

ОСНОВНЫЕ НАУЧНО—ТЕХНИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ.

В диссертации решаются следующие задачи: анализируется устойчивость системы «Экипаж—ВС» на основе статистических данныхмоделируется функционирование системы «Экипаж—ВС" — вычисляются оптимальные по перегрузке траектории движения ВС при различных параметрахопределяется высота начала выравнивания при заданной вертикальной перегрузке в зависимости от скорости полета, вертикальной скорости снижения и величины скорости попутного ветрапроводится оценка области устойчивости системы «Экипаж—ВС" — разрабатываются рекомендации экипажу ТУ—154 при заходе на посадку при различных условиях.

ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ: результаты анализа статистических данных по безопасности полётов, показывающие, что значительная часть произошедших авиационных происшествий при заходе на посадку связана с неустойчивостью системы «Экипаж—ВС" — построенная математическая модель функционирования системы «Экипаж-ВС" — оптимизированные траектории движения ВС с минимизированными перегрузкамиприведенная зависимость высоты начала выравниванияполученные оценки области устойчивости системы «Экипаж—ВС" — разработанные рекомендации экипажу по предотвращению авиационных происшествий и грубых посадок.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ.

В работе предложена для исследований математическая модель функционирования системы «Экипаж—ВС», основанная на использовании уравнений движения ВС и уравнений управления, в которых поведение членов экипажа описывалось передаточной функцией. Линеаризованные уравнения устойчивости системы «Экипаж-ВС» приведены к нормальному виду Коши и записаны компактно в матричной форме, удобной для численного исследования. Реализован подход, позволяющий при заданных внешних и начальных условиях путём соответствующего выбора коэффициентов управления (управляющих воздействий) получить оптимизированные траектории движения ВС с минимизированными перегрузками при посадкеопределить основной фактор грубых приземлений— высоту начала выравнивания в зависимости от скорости полета, вертикальной скорости снижения, составляющей скорости попутного ветра.

Получены соотношения, определяющие оценку устойчивости системы «Экипаж—ВС» при комбинации различных факторов влияния.

На основании полученных результатов разработаны практические научно обоснованные рекомендации экипажу, направленные на повышение уровня безопасности полетов.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ, ПУБЛИКАЦИИ.

Материалы диссертации были апробированы на научно-технических семинарах и научно-практических конференциях по безопасности полётов, а также были изложены в докладах и материалах, предоставленных для внедрения.

Всего по материалам диссертации опубликовано 11 работ. СТРУКТУРА И ОБЪЁМ РАБОТЫ.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем составляет 148 страниц, в том числе 32 страницы приложения.

Основные результаты, полученные в данной работе, сводятся к следующему:

1. Проведен анализ статистических данных АП и инцидентов, случившихся с исправными ВС, при заходе на посадку и посадке. (172 события с 1978 по 1997 г.) Сделан вывод, что значительная часть инцидентов (грубых приземлений) и АП самолетов ТУ-154 связаны с неустойчивостью продольного движения.

2. Построена математическая модель функционирования системы «Экипаж-ВС», состоящая из уравнений движения ВС и уравнений управления, в которой экипаж (пилоты) представлен в виде передаточной функции.

3. Получены линеаризованные уравнения устойчивости системы «Экипаж-ВС», которые приведены к нормальному виду Коши. Это дало возможность записать их компактно в матричной форме.

4. На основе построенной модели численным методом исследованы траектории движения ВС с исходными данными реальных полетов (посадки ТУ-154 в аэропортах Оренбург (1.03.80), Чита (8.10.80), Норильск (16.11.81), Красноводск (21.01.88), Норильск (24.09.88), Алеппо (24.09.88), Пулково (21.05.91)).

5. Проведена оптимизация траекторий движения ВС в рассмотренных особых ситуациях по минимальным вертикальным перегрузкам.

6. Решена обратная задача по определению высоты начала выравнивания при заданной вертикальной перегрузке пу = 1,6 в зависимости от скорости полета, вертикальной скорости снижения и величины скорости попутного ветра.

7. Даны оценки области устойчивости системы «Экипаж-ВС» при заходе на посадку.

8. Предложена классификация факторов особых ситуаций на посадке и определена их значимость.

9. Разработаны рекомендации по предотвращению грубых приземлений и АП на посадке ВС.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Диссертационная работа посвящена численному и аналитическому анализу устойчивости системы «Экипаж-ВС» при заходе на посадку. На основе выполненного исследования разработаны рекомендации по предотвращению особых ситуаций на посадке.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Микинелов A. J1, Чепига В. Е, Шахвердов В. Г. Летная эксплуатация воздушных судов, — М.: Машиностроение, 1986
  2. Микинелов А. Л, Чепига В. Е. Оптимизация летной эксплуатации, — М.: воздушный транспорт, 1992.
  3. Т.Б., Феррел У. Р. Системы человек-машина, —М.: Машиностроение, 1980
  4. СЛ. Автоматизация управления посадкой самолета, — М.: Транспорт, 1972.
  5. А.Ю. Механика: идеи, задачи, приложения, М.: Наука, 1985.
  6. Н.В., Стражева Н. В. Динамика полета. Траектории летательных аппаратов, М.: Машиностроение, 1969.
  7. Ю.И. Траекторные задачи динамики полета гражданских воздушных судов, Л.: ОЛАГА, 1981
  8. Ю. И. Пуминова Г. С. Аэродинамика и динамика полета. Характеристики самолета при посадке, Л.: ОЛАГА, 1988.
  9. В.В., Мамаев Д. И., Чепига В. Е. Оптимизация функционирования системы «Экипаж-ТУ-154» при заходе на посадку. В кн. Проблемы эксплуатации и совершенствования авиационной техники и систем воздушного транспорта, СП б.: Академия ГА, 1996.
  10. В.М., Егоров Г. С. и др. Пилоту о предотвращении грубых посадок, -М.: Транспорт, 1990.
  11. П.Боднер В. А. Теория автоматического управления полетом, -М.: Наука, 1964.
  12. C.B. Исследование грубых посадок самолетов ТУ-154 и ТУ-134 на моделирующем комплексе. В кн. Надежность авиационной техники и безопасность полетов, М.: ГосНИИГА, 1989.
  13. Т.И., Скрипченко С. Ю., Шишмарев A.B. Аэродинамика самолета ТУ-154Б, -М.: Транспорт, 1985.
  14. П.В., Игнатович M.В., Оркин А. И. Методика летного обучения, М.: Транспорт, 1987.
  15. Инструкция по взаимодействию и технологии работы членов экипажа самолета ТУ-154, — СПБ.: ЛК АП Пулково, 1992.
  16. Г. В., Крыжановский Г. А., Сухих H.H., Хорошавцев Ю. Е. Совершенствование профессиональной подготовки летного и диспетчерского составов, -М.: Транспорт, 1996.
  17. В.В., Чепига В. Е. Исследование человеческого фактора в системе «Экипаж-ВС». В кн. Психофизические проблемы диагностики и коррекции профессиональной подготовки авиационных специалистов,-СПб.: Академия ГА, 1997.
  18. А.Л., Чепига В. Е. Моделирование летной эксплуатации,-СПБ.: Академия ГА, 1998.
  19. В.И., Иванов B.C. Безопасность полетов летательных аппаратов М.: Транспорт, 1986.
  20. Ope О. Графы и их приложения, — М.: Мир, 1965.
  21. Ore О. Theory of Graphs, — Providence (USA), 1962.
  22. A.A. Всеобщая организационная наука (текстология), 3-е изд. Ч. 1−3, — М./Л., 1925−1929.
  23. Bertalanfi L. General systems theory, 1956.
  24. P., Эмери Ф. О целеустремленных системах,— М.: Сов. радио, 1974.
  25. Гиг Д. Прикладная общая теория систем, -М.: Мир, 1981.
  26. Н.П., Калашников В. В., Коваленко И. Н. Лекции по теории сложных систем, -М.: Сов. Радио, 1973.
  27. А. И. Надежность и качество функционирования эргатических систем, -Л.: Наука, 1982.
  28. И.М. и др. Теория выбора и принятия решений.—М.: Мир, 1983.
  29. Г., Шлейфер Р. Прикладная теория статистических решений,— М.: Статистика, 1979.
  30. Рие Ф., Секифальви-Надь Б. Лекции по функциональному анализу.— М.: ИЛ, 1954.
  31. В.И. Математические методы исследования систем автоматического регулирования.—Л.: Машиностроение, 1974.
  32. A.M. Общая задача об устойчивости движения,—М.: Гостехиздат, 1950.
  33. Единые нормы летной годности гражданских транспортных самолетов стран-членов СЭВ.—М.: ЦАГИ, 1985.
  34. Создание и применение математических моделей самолета. Отв. ред. С. М. Белорецкий.—М.: Наука, 1984.
  35. Г. Н., Горяшко С. А. Математическое моделирование в задачах летной эксплуатации воздушных судов.—Киев:-Знание, 1985.
  36. Andrisani J.J. et all. The total in flight simulator (TTFS). Aerodynamic and systems description and analysis NASA, CR-IS 8965, nov. 1978.37. 50 years of flight simulation conferens, proceeding RAS/AIAA, London 23−29 April. 1979.
  37. Hildreth Dland, Cruce A.C. The need for, and development of a simulation facility at the Novell Air Test Center. A1AA-81−2488, 1981.
  38. B.B., Чепига B.E. Предотвращение грубых посадок.—Спб.: Академия ГА, 1998.
  39. Л.Г. Дифференциальные уравнения.—М.:ГИТТЛ, 1958
  40. В.Н. Курс высшей математики т. 1−4.—М.:Наука, 1974.
  41. Н.В., Стражева Н. В. Динамика полета. Устойчивость и управляемость летательных аппаратов.—М.: Машиностроение, 1965.
  42. М.А., Шабат Б. В. Методы теории функций комплексного переменного.—М: Наука, 1965.
  43. М.Н., Градштейн Н. С. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений.—М.: Физматгиз, 1962.
  44. Л.И. Математические методы построения новых моделей сплошных сред.— Успехи матем. Наук, 20, № 5, 1965.
  45. Л.Э. Обыкновенные дифференциальные уравнения.—М.: Гостехиздат, 1950.
  46. Деч Г. Руководство к практическому применению преобразований Лапласа.—М.: Физматгиз, 1958.
  47. В.Г. Методические рекомендации по оценке сдвигов ветра в нижнем слое атмосферы в районе аэродрома.—Л.: Гидрометеоиздат, 1986.
  48. Сдвиг ветра. Циркуляр ИКАО 186 А/122, — Монреаль: ИКАО, 1988.
  49. Г. А., Пуминова Г. С., Сильвестров П. В. Безопасность полетов в воздушной атмосфере.— М.: Транспорт, 1992.
  50. .П., Марон И. А., Шувалова Э. З. Численные методы анализа.—М.: Физматгиз, 1963.
  51. Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям.—М.: Наука, 1971.
  52. Математические модели взлета самолета ЯК -42 и крейсерского полета ИЛ-86: Отчет о НИР/РКИИГА, Рук. Л. Г. Тотиашвили — №ГР81 066 143- Инв.№ 0283.ООО 1349,—Рига, 1982.
  53. Исследование на ЭЦВМ методов пилотирования на взлете и посадке в сложных условиях самолета ТУ-154: Отчет о НИР/РКИИГА: Рук. Л. Г. Тотиашвили,—№ГР77 036 083- Инв. № 6 635 572,—Рига, 1977.
  54. В.Д., Тотиашвили Л. Г. Исследование динамики взлета самолета в сложных и особых условиях на ЦЭВМ, в сб. научн. тр. ГОСНИИГА, — 1977. Вып. 141.
  55. Разработать и внедрить в практику летных исследований обобщенную математическую модель полета самолетов ГА в ожидаемых условиях эксплуатации: Отчет о НИР/РКИИГА- Рук. Л. Г. Тотиашвили.— №ГР80 026 611- Инв. №Б914 759,—Рига, 1980.
  56. Л.Г., Титов Д. Ф. Математическая модель взлета самолета при градиентном боковом ветре, в сборнике науч. трудов «Прикладная аэродинамика"/КИИГА, 1976.— Вып. 2.
  57. Л.Г., Титов Д. Ф. Закон управления самолетом в автономной математической модели посадки, в сб. научн. тр. «Прикладная аэродинамика"/КИИГА. 1980.
  58. И.Е. Уточненная модель пространственного движения самолета.—Соврем, пробл. мех. и ее прил.: Тез докл. Всеросс. конф., Москва, 5−6 июня 1996.
  59. Ноздрин В, И. Ошибки членов экипажа воздушного судна— признак несовместимости действий экипажа, условий полета и реакции воздушного судна- Обз. инф. Пробл. безопасн. полетов—1997 № 9.
  60. FSE launches final— assault on «killer» CFIT accident rate .- Learmount D.: Flight Int—1998—150 N 140.
  61. Changing the way we operate.- Nutwell R., Sherman K, Nav. Aviat/ News—1997—79, N3.
  62. Дунин-Барковский И.В., Смирнов H.B. Теория вероятностей и математическая статистика в технике. М.: Гостехиздат, 1955.
  63. Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!