ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

В настоящее время всё большую актуальность приобретает безопасность полётов. У истоков развития авиационной техники важнейшей задачей, было обеспечение безопасности полётов. Данная задача не потеряла актуальность и по сей день. Несмотря на то, что количество нежелательных ситуаций снизилось по сравнению с прошлым веком, всё же происходят такие ситуации как авиационные происшествия и авиационные инциденты. Статистика называет нам, следующие причины авиакатастроф:


Причина
%

Ошибка пилота  

50

Ошибка других членов экипажа

 7

Погодные условия

 12

Технические проблемы

 22

Терроризм 

8

Другие причины  

1

Табл. 1 Причины несчастных случаев со смертельным исходом (в процентах) [1].

Всё это говорит о том, что нельзя упускать из виду ни единого фактора, необходимо постоянно повышать качество полёта – повышать безопасность полётов.          

1. Актуальность темы

 Из статистики нетрудно заметить, что основной причиной авиакатастроф является человеческий фактор – это 65 %. Но не малую часть занимают и технические причины – 22 %, а также погодные условия – 12%, что в сумме даёт 34 %. Это показывает необходимость улучшения технического обеспечения полётов – систем контроля, систем обеспечения полётов и т. д.

Чтобы улучшить данные системы, необходимо знать какие факторы влияют, на конкретную систему. Из множества систем контроля и обеспечения полётов особую роль занимает навигационная система обеспечения полётов. Так как ошибки навигации зачастую приводят к трагическим последствиям.

2. Цель и задачи исследования, планируемые результаты

Целью исследования являются дестабилизирующие факторов, которые влияют на точность навигационной системы обеспечения полётов воздушных суден.

Основные задачи исследования:

  1. Поиск дестабилизирующих факторов, которые влияют на точность навигационной системы обеспечения полётов воздушных суден.
  2. Анализ дестабилизирующих факторов, которые влияют на точность навигационной системы обеспечения полётов воздушных суден.
  3. Выделение основных и наиболее опасных факторов, которые влияют на точность навигационной системы обеспечения полётов воздушных суден.
  4. Поиск путей устранения влияния дестабилизирующих факторов на точность навигационной системы обеспечения полётов воздушных суден.

 

Объект исследования: обеспечение безопасности полётов.

Предмет исследования: дестабилизирующие факторы, которые влияют на точность навигационной системы обеспечения полётов воздушных суден.

В рамках магистерской работы планируется получение актуальных научных результатов по следующим направлениям:

  1. Сбор статистических данных авиакатастроф, где причиной аварий явились неисправность, отказ, сбой в работе, ошибки в расчётах навигационной системы обеспечения полётов воздушных суден.
  2. Анализ и классификация дестабилизирующих факторов, которые влияют на точность навигационной системы обеспечения полётов воздушных суден.
  3. Предложение путей устранения влияния дестабилизирующих факторов на точность навигационной системы обеспечения полётов воздушных суден.

3. Обзор исследований и разработок

Поскольку навигационная система является радиоэлектронной системой, то утверждения относительно радиоэлектронных систем будут справедливы и к навигационным системам.

3.1 Обзор международных источников

Н. И. Каленковичем в книге «радиоэлектронная аппаратура и основы её конструкторского проектирования»  излагаются методы защиты конструкций РЭС от действия дестабилизирующих факторов  [2].

В журнале «Успехи современной радиоэлектроники» Н.В. Малютин рассказывает об аппаратно-программном комплексе автоматизированного проектирования, обеспечения виртуализации испытаний и стойкости к воздействию дестабилизирующих факторов при эксплуатации РЭА [3].

В.Ф. Шмырев, А.В. Лось написали статью в журнале «Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии» № 49, 2011. Где были изложены  современные требования и подходы к защите электронных систем от электромагнитных воздействий полей высокой интенсивности, молнии и др., а также обеспечению норм летной годности самолетов в части повышения эффективности средств их защиты в процессе эксплуатации [4].

В книге «Радиоэлектронные комплексы навигации, прицеливания и управления вооружением летательных аппаратов. Том 1. Теоретические основы» М. С. Ярлыковым были изложены теоретические основы построения и функционирования радиоэлектронных комплексов навигации [5].

В. А. Ружников разработал метод анализа и провёл исследование электромагнитных полей, которые создаются распределёнными сетями кабельного телевидения, с целью обеспечение электромагнитной совместимости с бортовым радиотехническими системами [6].

Т. Уильямс в своей книге «ЭМС для разработчиков продукции» изложил ключевую информацию, необходимую для обеспечения соответствия продукции требованиям Директивы ЭМС [7].

В. Г. Денисов в своей книге «Навигационное оборудование летательных аппаратов» изложил теоретические основы и дал описание конструкций навигационных приборов и систем летательных аппаратов, главным образом автономных.Были рассмотрены приборы и системы измерения скорости, высоты и курса летательного аппарата, навигационные автоматические координаторы, инерциальные навигационные устройства, астрономические средства навигации, командные навигационно-пилотажные приборы и интегральные системы, комбинированные и комплексные навигационные системы [8].

О. А.  Бабич в книге «Обработка информации в навигационных комплексах»  в первой главе изложил принципы работы первичных навигационных датчиков, и рассматрел измеряемые ими параметры. В  краткой форме на достаточном уровне строгости выводятся основные  результаты из теории статистической фильтрации, необходимые для  навигационных приложений [9].

3.2 Обзор национальных источников

В ГП «АНТОНОВ» одними из ведущих подразделений являются службы ведущих специалистов по проектам и опытно-конструкторское бюро по проектированию, перспективным и экспериментальным исследованиям, сертификации, сопровождению серийного производства и эксплуатации где одной из задач является повышение надёжности навигационного оборудования к воздействию дестабилизирующих факторов [10].

3.3 Обзор локальных источников

В Донецком национальном техническом университете (кафедра радиотехники и защиты информации) Ушаков А.С. магистрант Донецкого национального технического университета ведёт научную деятельность по теме «Анализ влияния непреднамеренных электромагнитных волн на пилотажно-навигационное оборудование воздушного судна» [11].

4. Краткое описание проделанной работы

4.1 Дестабилизирующие факторы, которые влияют точность навигационной системы обеспечения полётов

Навигационное оборудование при эксплуатации подвергается воздействию внешних и внутренних дестабилизирующих факторов.

Дестабилизирующие факторы бывают:


Механические факторы

 

Наиболее употребительной является следующая классификация механических воздействий:

- вибрации;

- удары;

- линейные нагрузки;

- акустические шумы; 

- комплексные воздействия.

Вибрации в свою очередь могут быть гармоническими, негармоническими, периодическими, случайными.

Ударные нагрузки на навигационную аппаратуру могут воздействовать не только при ее эксплуатации на подвижных объектах, но и при транспортировании, при погрузочно-разгрузочных работах.

Линейные нагрузки возникают при разгоне и торможении, изменении направления движения.

Акустические шумы возникают при работе мощных двигателей (особенно), а также из-за возникающих аэродинамических эффектов при движении самолетов или ракет в достаточно плотных слоях атмосферы.

Комплексные воздействия – это комбинация из первых четырех вышеназванных. Это, например, может быть одновременное воздействие на аппаратуру вибраций и ударов, вибраций и линейных нагрузок и т.д. Подобные воздействия наиболее  часто  встречаются  в  реальных  условиях  эксплуатации,  но их  и наиболее трудно воспроизводить в лабораторных условиях при испытаниях аппаратуры.

Основные виды реакции элементов РЭС на механические воздействия приведены в таблице:

 

Элементы
Возможный механический отклик
Возможный электрический отклик
 Защитные мероприятия
Резсторы и конденсаторы:
а) дискретные;
б) плёночные;
в) переменные.
Разрушение мест пайки, обрывы выводов
Трещины в плёнке
Поворот оси ротора и смещение пластин
Поворот оси резистора



 Разрыв электрической цепи, тензоэффект
Изменение значения ёмкости
Изменение значения сопротивления
Исключение резонансных колебаний
Размещение элементов на участках подложек с минимальной деформацией
Стопорение оси контргайками, говершайбами, нитроклеем или лаком
Дополнительное крепление копаундом
Полупроводниковые приборы, интегральные микросхемы
 Обрыв выводов, разрушение мест пайки
Деформация и растрескивание подложек интегральных микросхем
 Пьезоэффект, тензоэффект
 Размещение элементов на участках плат
с минимальной деформацией

Реле, разъёмы, переключатели, герконы

Взаимное перемещение контактных элементов
 Переменное
значение переходного
сопротивления
Определенная
ориентация контактных
групп относительно
вектора воздействующих вибраций
Провода и кабели

Перемещения в пространстве, деформация и обрывы, особенно в местах пайки
 Виброшумы за
счёт электромагнитной индукции и кабельного эффекта

 Вязка в жгуты,
дополнительные точки
крепления, использование антивибрационного
кабеля, например, типа
АВК-6
Табл. 2 – Основные виды реакции элементов РЭС на механические воздействия и защитные мероприятия от этих воздействий.

Особую важность приобретают мероприятия по защите от механических воздействий на навигационное оборудование при проектировании сверхзвуковых военных самолётов, так как перегрузки у них значительно выше, уровень перегрузок можно видеть по фигурам высшего и сложного пилотажа. Примером фигуры сложного пилотажа является Переворот Иммельмана, он приведен на рисунке 1.

Переворот Иммельмана

Рисунок 1 – Переворот Иммельмана.
(анимация: количество кадров  –  6,  количество повторов – 5, размер – 40,1 кБайт)


Электромагнитные воздействия

Влияние электромагнитных помех (ЭП) на навигационное оборудование может привести к ошибкам навигационных расчётов и отказу навигационной системы обеспечения полётов воздушных суден.

Электромагнитные помехи, воздействующие на навигационное оборудование можно классифицировать следующим образом:

По происхождению электромагнитные помехи бывают естественные (природные) и искусственные, причем последние могут быть непреднамеренные (индустриальные) и преднамеренные (организованные). Естественные ЭП образуются электромагнитными процессами и явлениями, которые объективно происходят в различных оболочках Земли и космосе и непосредственно не связаны с деятельностью человека. Искусственные или индустриальные ЭП обусловлены электромагнитными процессами и явлениями в различных технических системах, созданных человеком. Непреднамеренные ЭП возникают из-за особенностей физического процесса, несовершенства технологических средств и предпринятых организационных и технических мер.

По типу распространения выделяют пространственные и кондуктивные помехи. Первые характеризуются воздействием через излучаемое и распространяющееся в пространстве электромагнитное поле, а вторые проникают в аппаратуру по проводниковым каналам связи и электропитания. В частности, кондуктивными называют помехи, возникающие при связи через общее сопротивление, например через заземляющие шины или источники питания. При этом токи от различных схем протекают через общее сопротивление, падение напряжения на котором от каждого из токов будет помехой для других схем. ЭП в виде излучения от источников помех являются наиболее распространенными. Характеристики излучаемых ЭП определяются источником помех, расстоянием до приемника помех и параметрами окружающей среды.

По месту расположения источника помехи относительно исследуемого электронного устройства различают внешние (внесистемные, внеблочные), внутренние (внутрисистемные) и собственные помехи. Очевидно, что внешние помехи вызваны процессами в других устройствах, внутрисистемные – возникают как электромагнитные явления и связи, не предусмотренные схемой и конструкцией устройства, а собственные помехи представляют собой шумы компонентов, связанные с функционированием самого устройства.

По типу сигнала помехи различают: случайные и детерминированные. В свою очередь те и другие бывают импульсными, широкополосными и узкополосными.

Причинами непреднамеренных электромагнитных помех являются:

1. Ограниченность диапазона частот используемых человеком и как следствие совпадение используемых им частот для различных нужд;

2. Несовершенство приёмных и передающих устройств и из-за чего происходит излучения не только на основных частотах, но и за их пределами;

3. Излучения различного рода несвязной аппаратуры (медицинской, электродвигатели и т.д.);

4. Невозможность или сложность управления погодными условиями, что является причиной воздействия молний, грозовых разрядов, атмосферной радиации и т.д.

Мерами борьбы с ними можно предложить следующее:

1. Организационные – организовать полёт таким образом чтобы воздействие электромагнитных помех, по возможности было минимальным, если возможно, то исключить полёт над радиозагрязнёнными индустриальными районами.

2. Защитные – различного рода экранирование (электромагнитное, магнитное, электростатическое), заземление, электрическое разделение внешней оболочки самолёта с внутренними приборами.

4.2 Статистика авиационных происшествий

Примерами авиационных происшествий, где их причиной послужил отказ или неисправность навигационного оборудования, являются следующие авиационные происшествия:

27 декабря 1950 года самолет Ли-2, выполнявший тренировочный полет по маршруту Джусали – Ташкент, потерпел крушение в Южно-Казахстанской области в районе хребта Каратау на высоте 2050 м (126 м от вершины) в 72 км северо-восточнее аэропорта Туркестана. Причиной катастрофы стали ошибки в навигационных расчетах, которые привели к столкновению самолета с склоном горы. Погибли 8 человек.

13 октября 1973 года из-за отказа электропитания систем навигации в «Домодедово» потерпел крушение самолет Ту-104Б Аэрофлота, следовавшего рейсом 964 из Тбилиси (бортовой номер СССР-42486). Экипаж был дезориентирован. С выпущенными шасси на высоте 400 м они начали третий правый разворот, во время которого самолет перешел на снижение по крутой спирали с левым поворотом. Самолет столкнулся с землей с креном 75 градусов в 8 км от аэропорта. Погибло 114 пассажиров и 8 членов экипажа. Среди пассажиров был командующий зенитными ракетными войсками ПВО СССР генерал-лейтенант артиллерии Федор Бондаренко. Эта катастрофа стала крупнейшей за всю историю эксплуатации самолетов семейства Ту-104.

21 марта 2010 года примерно в 2 часа 34 минуты Ту-204, принадлежавший авиакомпании «Авиастар-Ту», следовавший служебным рейсом Хургада — Москва, при заходе на посадку в сложных метеоусловиях потерпел аварию в лесу, в полутора километрах до взлётно-посадочной полосы. Пассажиров на борту не было, восемь членов экипажа получили разные травмы, самолёт разрушен. Во время полёта в Московской воздушной зоне на высоте 5400 метров произошло непроизвольное отключение автоматического управления от вычислительной системы управления полётом воздушного судна, вызвавшее сбой в пилотажно-навигационном оборудовании. По этой причине командир воздушного судна отключил автопилот и перешёл на управление самолётом в ручном режиме. Не оценив метеорологическую обстановку в аэропорту «Домодедово», командир принял заведомо необоснованное решение о снижении и заходе на посадку при видимости и высоте нижней границы ниже метеоминимума самолёта. Достигнув минимальной высоты снижения 60 метров и не установив визуальный контакт с ВПП, командир должен был прекратить снижение самолёта и выполнить уход на запасной аэродром, однако он продолжил заход на посадку, в результате чего самолёт столкнулся с землёй и разрушился. Командир воздушного судна Александр Косяков и второй пилот Алексей Михайловский были обвинены в нарушении правил безопасности движения и эксплуатации воздушного транспорта, повлекших по неосторожности причинение тяжкого вреда здоровью человека и 30 марта 2011 года приговорены каждый к году лишения свободы условно с лишением права заниматься профессиональной деятельностью на один год.

4 декабря 2010 года в подмосковном аэропорту «Домодедово» потерпел крушение самолет Ту-154М авиакомпании «Авиалинии Дагестана». Самолет вылетел из Внуково рейсом на Махачкалы, но вскоре после взлета отказали два двигателя, электрооборудования и навигационное оборудование, в связи с чем экипаж принял решение совершить вынужденную посадку в ближайшем аэропорту «Домодедово». После посадки самолет выкатился за пределы взлетно-посадочной полосы и разрушился. На борту находились 163 пассажиров и 9 членов экипажа. 83 человека пострадали, двое погибли (брат президента Дагестана и иметь судьи конституционного суда РФ).

На Скниловском аэродроме под Львовом 27 июля 2002 года в результате падения истребителя Су-27 в толпу зрителей погибли 77 человек (среди них 28 детей) и пострадало около 250 человек. По количеству погибших считается крупнейшей катастрофой в истории авиационных праздников. Называется несколько причин этого бедствия, ошибка пилотов, отказ двигателей самолета, ошибка в организации полетов, ошибка в организации размещения зрителей на аэродроме, слишком большое количество топлива, которая была залита в самолет. Но также одной из причин явилось воздействие непреднамеренного электромагнитного излучения, которое повлекло ошибки в расчётах навигационной системы.

 

Выводы

Из приведенных данных статистики видна важность повышения надёжности навигационного оборудования к воздействию дестабилизирующих факторов, так как при исправно работающей навигационной системе могут произойти ошибки в расчётах вследствие воздействия дестабилизирующих факторов.

Магистерская работа посвящена актуальной научной задачей исследованию дестабилизирующих факторов влияющих на точность навигационной системы обеспечения полётов воздушных суден. В рамках проведенных исследований выполнено:

  1. Дана классификация дестабилизирующих факторов влияющих на точность работы навигационной системы обеспечения полётов.
  2. Показано, какие последствия могут иметь воздействия дестабилизирующих факторов на навигационное оборудование.
  3. Предложены меры борьбы с дестабилизирующими воздействиями.
  4. Собрана статистика аварий, где причиной аварий стали неисправность, отказ, сбои в работе или ошибки в расчётах навигационного оборудования.

Дальнейшие исследования направлены на следующие аспекты:

  1. Углубление в рассмотрении дестабилизирующих факторов.
  2. Детализация мер борьбы с дестабилизирующими факторами.

При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: декабрь 2013 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора после указанной даты.


Список источников



  1. PlaneCrashInfo [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.planecrashinfo.com/
  2. Каленкович Н.И. Радиоэлектронная аппаратура и основы её конструкторского проектирования/ Каленкович Николай Иванович. – Минск: БГУИР, 2008. – 200 с.
  3. Аппаратно-программный комплекс автоматизированного проектирования, обеспечения виртуализации испытаний и стойкости к воздействию дестабилизирующих факторов при эксплуатации РЭА / [Малютин Н.В., Мартынов О.Ю., Шалумов А.С., Кофанов Ю.Н.] // Успехи современной радиоэлектроники. – 2011 – № 1.
  4. Современные требования и подходы к защите электронных систем от электромагнитных воздействий полей высокой интенсивности, молнии и др., а также обеспечению норм летной годности самолетов в части повышения эффективности средств их защиты в процессе эксплуатации / В.Ф. Шмырев, А.В. Лось. // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. – 2011 – № 49.
  5. Радиоэлектронные комплексы навигации, прицеливания и управления вооружением летательных аппаратов. Том 1. Теоретические основы /  [М. С. Ярлыков, А. С. Богачев, В. И. Меркулов, В. В. Дрогалин]. – Радиотехника, 2012. – 504 с.
  6. Ружников В. А. Разработка метода анализа и исследование электромагнитных полей, создаваемых распределительными сетями кабельного телевидения, в целях обеспечения электромагнитной совместимости с бортовыми радиотехническими системами: автореф. дис. на соискание научн. степени канд. техн. наук : спец. 05.12.07 Антенны, СВЧ устройства и их технологии / В. А. Ружников. – Самара, 2008. – 16 c.
  7. Уильямс Т. ЭМС для разработчиков продукции/ Т. Уильямс [пер. англ. В. С. Кармашев]. – М. : Издательский Дом «Технологии», 2003. – 540 с.
  8. Денисов В. Г. Навигационное оборудование летательных аппаратов / В. Г. Денисов – Москва 1963 г. – 386 с. 
  9. Бабич О. А. Обработка информации в навигационных комплексах / О. А.  Бабич. – М.: Машиностроение, 1991. – 512 с.
  10. ГП «АНТОНОВ» [Электронный ресурс]. –  http://www.antonov.com/
  11. Ушаков А.С. Анализ воздействия непреднамеренных электромагнитных волн на пилотно-навигационное оборудование воздушного судна / А.С. Ушаков, М.Ю. Гриценко, В.В. Паслен // Человек и космос: междунар. молод. науч.-практ. конф., 10-12 апр. 2013 г.: тезисы докл., 2013. – с. 383