WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |

На правах рукописи

УДК 629.7025.524:629.795.015.3

НИКИТИН Игорь Валентинович

РАЗРАБОТКА ТЕОРИИ ПОЛЕТА, ТРЕБОВАНИЙ И МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ЛЕТНОЙ ГОДНОСТИ ДЕЛЬТАЛЕТОВ

Специальность 05.22.14 – эксплуатация воздушного транспорта

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва 2008

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете гражданской авиации.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор технических наук, профессор Зайцев Алексей Николаевич;

доктор технических наук, профессор Крицкий Борис Сергеевич;

доктор физико-математических наук, профессор Чепига Владимир Евгеньевич.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:

Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации.

Защита состоится "___" ________ 2008 г. в ___ часов на заседании диссертационного Совета Д 223.011.01 в Московском государственном техническом университете гражданской авиации по адресу: Кронштадтский бульвар, 20, Москва, А-493, ГСП-3, 125993

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан "______" ______________ 2008 г.

Заверенный отзыв в двух экземплярах высылать по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного Совета.

Ученый секретарь

Диссертационного Совета

доктор технических наук,

профессор Камзолов С.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современное развитие авиации общего назначения (АОН) в России характеризуется усилением государственного регулирования. Одно из направлений этого регулирования - сертификация воздушных судов (ВС). Особое место в АОН занимает сверхлегкая авиация. Сверхлегкая авиация как самостоятельное направление развития авиационной тех­ники начала формироваться в середине 70-х годов после появления дельтаплана. За короткое время сверхлегкие летательные аппараты (СЛА) благодаря своей про­стой конструкции, невысокой стоимости, неприхотливости в эксплуатации завоевали ог­ромную по­пулярность во всем мире. Большое достоинство СЛА – доступность обуче­ния. Полная программа обучения включает в себя 15–25 летных часов и около 50–70 часов тео­рии. Большой интерес представляют моторные СЛА, которые используются не только для развлечений, обучения и спорта, но и в различных отраслях экономики.

Основными критериями, в соответствии с которыми ВС мо­жет быть отнесено к категории СЛА или сверх­легких воздушных судов (СВС) являются: масса конструкции, взлетная масса, нагрузка на крыло и минимальная скорость полета.

По классификации, принятой международной авиационной федерацией (FAI), к СЛА относятся воздушные суда с взлетной массой: не свыше 300 кг -одноместные и двух­местные в сухопутном варианте не выше 450 кг, в гидрова­рианте не свыше 495 кг и минимальной скоростью полета не превышающей 65 км/час. В Воздушном кодексе России определено, что к СВС относятся ВС взлетная масса которых не превышает 495 кг, исключая средства спасания. Основанием для выделения СВС в отдельную категорию служит то, что эти ВС благодаря своей небольшой массе и малой скорости полета представляют собой незначительную опасность для третьих лиц и окружающей среды. Причем для некоторых классов СВС эта опасность сравнима с опасностью бегущего человека. В связи с этим международной авиационной организацией ICAO не разработаны стандарты для СЛА, а многими странами приняты для них упрощенные требования к летной годности (ТЛГ) и процедуры допуска к эксплуатации.

Особое место среди СВС занимают дельталеты. Дельталет - один из наиболее массовых классов моторных СВС, его достоинства: простота конструкции и невысокая стоимость, хорошая эксплуатационная технологичность и ремонтопригодность, возмож­ность выполнения авиаработ. Количество СВС этого класса в России сегодня можно оценить цифрой 1500-2000 экземпляров. Все эти СВС не имеют сертификата типа, выдан­ного государственным уполномоченным органом. По своей конструкции дельталет принципиально отличается от других летательных аппаратов (ЛА), однако принятые в 2003 году федеральные авиационные правила (ФАП) «Положение о порядке допуска к эксплуатации единичных экземпляров воздушных судов авиации общего назначения» и «Требования к летной годности единичных экземпляров гражданских воздушных судов авиации общего назначения» не учитывают особенностей дельталетов. Такая ситуация препятствует нормальному процессу сертификации дельталетов.

Таким образом, таким научное обоснование ТЛГ и методов оценки соответствия (МОС) дельталетов установленным требованиям является сегодня весьма актуальной проблемой.

Состояние проблемы. Проблема разработки ТЛГ и МОС дельталетов может быть решена на основе комплексного анализа: особенностей конструкции, аэродинамики и эксплуатации; особенностей их применения для решения различных задач, в том числе выполнения авиационных работ (АР); безопасности полетов; анализа ТЛГ и процедур допуска к эксплуатации, принятых в различных странах; научного обоснования методов оценки соответствия элементов конструкции; проработки вопросов теории полета, являющейся основой для математического моделирования, с учетом особенностей их аэродинамики и управления; разработки методов математического моделирования и экспериментальной оценки летных характеристик устойчивости и управляемости.

Изучением этих вопросов занимались различные коллективы. Прежде всего, это отделение СЛА ОКБ О.К. Антонова (Клименко А.П., Белоус О.Г, Дашивец А.Н., Азарьев И.А., Горшенин Д.С., Силков В.И. и др.). Работы этого коллектива были ориентированы в основном на проектирование, изучение особенностей аэродинамики, динамики и опасных режимов полета дельтапланов и дельталетов.

Учеными ВВИА им. Н.Е.Жуковского (Апаринов В.А., Ништ М.И., Бухтояров И.И., Караск А.А., Ситдиков С.М.) был выполнен ряд работ, связанных с исследованием особенностей аэродинамики и моделирования динамики полета дельталета.

В 80-х годах прошлого века в ЦАГИ был выполнен ряд продувок полномасштабных моделей крыльев дельталетов и дельтапланов в аэродинамическй трубе.

Учеными СибНИА им. С.А. Чаплыгина (Кашафутдинов С.Т., Темляков Ю.Н., Усольцев Е.Г. и др.) были проведены исследования характеристик устойчивости, управляемости и маневренности спортивных сверхлегких ЛА, разработаны: руководство для конструкторов ЛА самостоятельной постройки и методы оценки прочности их конструкции, а также проведены исследования особенностей конструкции и аэродинамики СЛА.

В 70-х годах прошлого столетия в ЛИАП проводились исследовании характера обтекания и были разработаны методики расчета аэродинамических характеристик гибких крыльев (Кудрявцев Г.С.).

В ОАО НПК «ПАНХ» проводились работы по исследованию возможностей, условий, экономических аспектов и особенностей использования дельталетов для авиационных химических работ (АХР) (Козловский В.Б, Худоленко О.В., Деревянко В.С.).

Специалистами фирмы «МВЕН» (Ермоленко В.Г, Невельский М.А.) и в МАИ (Севбо И.Р.) проводились исследования быстродействующих парашютных систем (БПС).

Особое место при сертификации ВС занимает математическое моделирование. Наибольшие успехи в разработке математических моделей (ММ) полета ВС были достигнуты в 80-х годах: в Риге (РЭЦ ГосНИИГА и РКИИГА – Тотиашвили Л.Г., Бурдун И.Е., Санников В.А., Гребенкин А.В.); в Москве (ГосНИИГА – Кофман В.Д., Егоров Г.С., Моисеев Е.М., Страдомский О.Ю.) и (МИИГА, ныне МГТУ ГА – Ципенко В.Г., Кубланов М.С.).

За рубежом рядом исследователей (Nielsen J., Ormiston B., Оprecht U., Schonher M., Valle G.) выполнялись работы, связанные с исследованием особенностей аэродинамики гибкого крыла, устойчивости, управляемости и опасным режимам полета дельтаплана. Все эти работы были посвящены исследованиям очень важных, но частных вопросов.

Таким образом, проблема разработки ТЛГ и МОС дельталетов до настоящего времени в комплексной постановке не ставилась и не рассматривалась.

Диссертация посвящена именно этой проблеме и базируется на работах автора, осуществленных с начала 80-х годов по настоящее время в МИИГА (с 1993 г. – МГТУ ГА).

Цель работы и задачи исследования. Целью работы является научное обоснование и разработка ТЛГ и методов оценки соответствия дельталетов. В процессе достижения этой цели решены задачи:

– научного анализа динамики развития, особенностей конструкции, летно-технических характеристик, особенностей эксплуатации, результатов использования в отраслях экономики, вопросов безопасности полетов дельталетов;

– научно-методического обоснования ТЛГ дельталетов;

– разработки метода аналогов для оценки годности элементов конструкции дельталета;

– разработки теории и методов математического моделирования полета дельталета;

– разработки средств и методов экспериментального определения параметров полета, оценки летных характеристик, устойчивости и управляемости дельталета.

Методы исследования. В работе использованы методы летного эксперимента, вычислительной математики, теории вероятностей и математической статистики, теоретической механики и динамики полета, а также методы математического моделирования полета.

Достоверность результатов исследований. Достоверность результатов летного эксперимента и теоретических исследований данной работы обоснована строгим применением теории математической статистики. Достоверность результатов подтверждается:

1) непосредственным сравнением результатов расчета с данными летных испытаний;

2) оценкой адекватности (точности и непротиворечивости) результатов математического моделирования данным полетов с помощью статистических критериев;

3) успешным многолетним использованием предложенных требований и методов при сертификации дельталетов.

Научная новизна. Научная новизна результатов диссертационной работы состоит в том, что впервые поставлены и решены следующие задачи:

1) научный анализ особенностей конструкции, характеристик и особенностей эксплуатации дельталетов, их роли и места в гражданской авиации;

2) научное обоснование и уточнение ТЛГ дельталетов;

3) выбор оптимальных методов для решения задач сертификации дельталетов;

4) разработка и обоснование метода аналогов для оценки годности элементов конструкции дельталетов;

5) разработка теории полета дельталета, уравнений его движения с учетом особенностей конструкции и характеристик;

6) разработка методов и средств экспериментального определения и оценки летных характеристик устойчивости и управляемости дельталетов.

Теоретическая значимость результатов исследований. Особенности теории полета, полученные уравнения движения, математическая модель полета и результаты отдельных разработок могут быть использованы:

- для изучения динамики полета дельталета и влияния на нее конструктивных и эксплуатационных факторов;

- для изучения динамической устойчивости и опасных режимов полета;

- для разработки компьютерных систем имитации полета и программ тренажеров дельталета.

Практическая ценность. Разработаны: ТЛГ, комплекс методов и средств, которые позволяют проводить работы по оценке летной годности дельталетов с минимальными затратами и высокой достоверностью результатов. С использованием предложенных ТЛГ и МОС решено большое количество прикладных задач сертификации и допуска дельталетов к эксплуатации в гражданской авиации, разработаны и внедрены в эксплуатацию в различных отраслях экономики и государственной службы несколько модификаций дельталетов «Поиск-06». Предложенные ТЛГ дельталетов использовались при разработке технических требований, принятых в РОСТО (ДОСААФ) и ОФ СЛА России, а также в требованиях к летной годности единичных экземпляров ВС АОН.

Результаты работы использованы и внедрены в РОСТО (ДОСААФ), ОФ СЛА России, в ГосНИИГА, в центре по сертификации ЕЭВС ООО «ЛТЦ «ЭЛИЦ СЛА», дельталеты «Поиск-06» используются в ФСБ и МЧС России, в различных организациях сельского хозяйства для аэрофотосъемки и других целей.

– Отдельные результаты используются в учебном процессе АУС «ЛТЦ «ЭЛИЦ СЛА» при подготовке пилотов СЛА.

Апробация работы. Основные положения работы, научные и практические результаты исследований докладывались и получили положительную оценку на: Московских аэрокосмических салонах (1997 г., 1999 г., 2001 г., 2003 г., 2005 г., 2007 г.), научных чтениях, посвященных творческому наследию Н.Е. Жуковского (Москва, 1997 г.), а также обсуждались на всесоюзных, всероссийских, отраслевых и вузовских научно-технических конференциях и семинарах (КИИГА 1991 г., МИИГА – МГТУ ГА, 1990-2008 г.г.). В 1997 г. работы автора были удостоены гранта МГТУ ГА.

Публикации. Отдельные результаты диссертации опубликованы в 59 печатных работах и в 18 отчетах о НИР, в которых автор являлся ответственным исполнителем или научным руководителем.

На защиту выносятся:

1. Требования к летной годности дельталетов.

2. Особенности теории полета дельталетов.

3. Математическая модель динамики полета дельталета.

4. Использование метода аналогов для оценки годности элементов конструкции дельталета.

5. Экспериментальные методы, критерии и средства оценки летных характеристик, устойчивости и управляемости дельталетов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из перечня условных обозначений, введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 246 наименований. Общий объем диссертации 340 страниц, содержащих 157 рисунков и 68 таблиц. Основная часть работы изложена на 320 страницах текста.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, определяется цель исследований. На основании анализа современного состояния развития дельталетов и опыта их эксплуатации, формулируются задачи исследований. Излагается краткое содержание диссертации и полученных результатов, приводятся положения, которые выносятся на защиту, сведения об апробации работы и публикациях.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»