ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

У наш час все більшої актуальності набуває безпеку польотів. З початку розвитку авіаційної техніки найважливішим завданням, було забезпечення безпеки польотів. Ця мета не втратила актуальність і донині. Незважаючи на те, що кількість аварій зменшилася порівняно з минулим століттям, все ж відбуваються небажані ситуації, такі як авіаційні події та авіаційні інциденти. Статистика називає нам, наступні причини авіакатастроф:


Причина

%

Помилка пілота    

50

Помилка інших членів екіпажу

7

Погодні умови

12

Технічні проблеми

22

Тероризм   

8

Інші причини

1

Табл. 1 Причини  нещасних випадків зі смертельним наслідком (у відсотках) [1].

Все це говорить про те, що не слід упускати з уваги жодного чинника, необхідно постійно підвищувати якість польоту - підвищувати безпеку польотів.          

1. Актуальність теми

  Зі статистики неважко помітити, що основною причиною авіакатастроф є людський фактор – це 65 %. Але не малу частину займають і технічні причини – 22 %, а також погодні умови – 12%, що в сумі дає 34 %. Це показує необхідність покращення технічного забезпечення польотів – систем контролю, систем забезпечення польотів і т. д.

Для покращення цих систем, необхідно знати, які фактори впливають на конкретну систему. З безлічі систем контролю і забезпечення польотів особливу роль займає навігаційна система забезпечення польотів. Так як помилки навігації часто призводять до трагічних наслідків.


2. Мета і задачи дослідження, заплановані результати

Метою дослідження є дестабілізуючі факторів, які впливають на точність навігаційної системи забезпечення польотів повітряних суден.

Основні завдання дослідження:

1. Пошук дестабілізуючих факторів, які впливають на точність навігаційної системи забезпечення польотів повітряних суден.

2. Аналіз дестабілізуючих факторів, які впливають на точність навігаційної системи забезпечення польотів повітряних суден.

3. Виділення основних і найбільш небезпечних чинників, які впливають на точність навігаційної системи забезпечення польотів повітряних суден.

4. Пошук шляхів усунення впливу дестабілізуючих факторів на точність навігаційної системи забезпечення польотів повітряних суден.

Об'єкт дослідження: забезпечення безпеки польотів.

Предмет дослідження: дестабілізуючі фактори, які впливають на точність навігаційної системи забезпечення польотів повітряних суден.

У рамках магістерської роботи планується отримання актуальних наукових результатів за такими напрямами:

1. Збір статистичних даних авіакатастроф, де причиною аварій стали несправність, відмову, збій в роботі, помилки в розрахунках навігаційної системи забезпечення польотів повітряних суден.

2. Аналіз і класифікація дестабілізуючих факторів, які впливають на точність навігаційної системи забезпечення польотів повітряних суден.

3. Пропозиція шляхів усунення впливу дестабілізуючих факторів на точність навігаційної системи забезпечення польотів повітряних суден


3. Огляд досліджень та розробок

Оскільки навігаційна система є радіоелектронною системою, то твердження щодо радіоелектронних систем є справедливими щодо навігаційних систем.

3.1 Огляд міжнародних джерел

Н. І. Каленковичем у книзі «Радіоелектронна апаратура та основи її конструкторського проектування» викладаються методи захисту конструкцій РЕЗ від дії дестабілізуючих факторів [2].

У журналі «Успіхи сучасної радіоелектроніки» Н.В. Малютін розповідає про апаратно-програмному комплексі автоматизованого проектування, забезпечення віртуалізації випробувань і стійкості до впливу дестабілізуючих факторів при експлуатації РЕА [3].

 В.Ф. Шмирьов, А.В. Лось опублікували статтю в журналі «Відкриті інформаційні та комп'ютерні інтегровані технології» № 49, 2011. Де були викладені сучасні вимоги і підходи до захисту електронних систем від електромагнітного впливу полів високої інтенсивності, блискавок та ін., а також забезпечення норм льотної придатності літаків в частині підвищення ефективності засобів їх захисту в процесі експлуатації [4].

 У книзі «Радіоелектронні комплекси навігації, прицілювання і управління озброєнням літальних апаратів. Том 1. Теоретичні основи» М. С. Ярлыковым були викладені теоретичні основи побудови та функціонування радіоелектронних комплексів навігації [5].

 В. А. Ружников розробив метод аналізу та провів дослідження електромагнітних полів, які створюються розподіленими мережами кабельного телебачення, з метою забезпечення електромагнітної сумісності з бортовим радіотехнічними системами [6].

 Т. Вільямс у своїй книзі «ЕМС для розробників продукції» виклав ключову інформацію, необхідну для забезпечення відповідності продукції вимогам Директиви ЕМС [7].

 В. Р. Денисов у своїй книзі «Навігаційне обладнання літальних апаратів» виклав теоретичні основи і дав опис конструкцій навігаційних приладів і систем літальних апаратів, головним чином автономни. Були розглянуті прилади та системи вимірювання швидкості, висоти і курсу літального апарату, навігаційні автоматичні координатори, інерціальні навігаційні пристрої, астрономічні засоби навігації, командні навігаційно-пілотажні прилади та інтегральні системи, комбіновані і комплексні навігаційні системи [8].

О. А. Бабич у книзі «Обробка інформації в навігаційних комплексах» у першій главі виклав принципи роботи первинних навігаційних датчиків і розглядаються вимірювані ними параметри. У короткій формі на достатньому рівні строгості виводяться основні результати з теорії статистичної фільтрації, необхідні для навігаційних програм [9].

3.2 Огляд національних джерел

У ДП «АНТОНОВ» одними з провідних підрозділів є служби провідних фахівців за проектами і дослідно-конструкторське бюро з проектування, перспективним і експериментальним дослідженням, сертифікації, супроводу серійного виробництва і експлуатації де одним із завдань є підвищення надійності навігаційного обладнання до впливу дестабілізуючих факторів [10].

3.3 Огляд локальних джерел

У Донецькому національному технічному університеті (кафедра радіотехніки та захисту інформації) Ушаков А.С. магістрант Донецького національного технічного університету веде наукову діяльність за темою «Аналіз впливу ненавмисних електромагнітних хвиль на пілотажно-навігаційне обладнання повітряного судна» [11].  

4. Стислий опис виконаної роботи

4.1 Дестабілізуючі фактори, які впливають точність навігаційної системи забезпечення польотів

Навігаційне обладнання при експлуатації піддається впливу зовнішніх і внутрішніх дестабілізуючих факторів.

Дестабілізуючі фактори бувають:


Механічні фактори

 

Найбільш вживаною є наступна класифікація механічних впливів:

- вібрації;

- удари;

- лінійні навантаження;

- акустичні шуми;

- комплексні дії.

Вібрації в свою чергу можуть бути гармонійними, негармонійними, періодичними, випадковими.

Ударні навантаження на навігаційну апаратуру можуть впливати не тільки при її експлуатації на рухомих об'єктах, але і при транспортуванні, при вантажно-розвантажувальних роботах.

Лінійні навантаження виникають при розгоні і гальмуванні, зміні напрямку руху.

Акустичні шуми виникають при роботі потужних двигунів (особливо), а також з-за виникаючих аеродинамічних ефектів при русі літаків або ракет в досить щільних шарах атмосфери.

Комплексні дії – це комбінація з перших чотирьох вищеназваних. Це, наприклад, може бути одночасний вплив на апаратуру вібрацій і ударів, вібрацій і лінійних навантажень і т.д. Подібні дії найбільш часто зустрічаються в реальних умовах експлуатації, але їх і найбільш важко відтворити в лабораторних умовах при випробуваннях апаратури.

                               

Основні види реакції елементів РЕЗ на механічні дії наведені в таблиці:

 

 

Елементи  РЕЗ
Можливий механічний відгук
Можливий електричний відгук
Захисні заходи
Резистори і конденсатори:
а) дискретні
б) плівкові
в) змінні
Руйнування місць пайки, обриви виводів Тріщини в плівці Поворот осі ротора і зміщення пластин Поворот осі резистора



Розрив електричного кола, тензоефект
Зміна значення ємності Зміна значення опору
Виключення резонансних коливань.
Розміщення елементів на ділянках підкладок з мінімальною деформацією. Стопоріння осі контргайками, гровершайбами, нітроклеєм або лаком
Додаткове кріплення компаундом ;
Напівпровідникові прилади, інтегральні мікросхеми
 Обриви виводів, руйнування місць пайки.
Деформація і розтріскування підкладок інтегральних мікросхем
П'єзоефект, тензоэффект
Розміщення елементів на ділянках плат з мінімальною деформацією
Реле, роз'єми, перемикачі, геркони

 Взаємне переміщення контактних елементів
Змінне значення перехідного опору

Певна орієнтація контактних груп щодо вектора впливають вібрацій
Дроти і кабелі

Переміщення в просторі, деформація і обриви, особливо в місцях пайки
 Віброшуми за рахунок електромагнітної індукції та кабельного ефекту

В'язання в джгути, додаткові точки кріплення, використання антивібраційного кабелю, наприклад, типу АВК-6
Табл. 2 – Основні види реакції елементів РЕЗ на механічні дії і захисні заходи від цих впливів.

Особливу важливість набувають заходи по захисту від механічних впливів на навігаційне обладнання при проектуванні військових надзвукових літаків, оскільки перевантаження у них значно вище, рівень перевантажень можна побачити з фігур вищого та складного. Прикладом фігури складного пілотажу є Переворот Іммельмана. Переворот Іммельмана наведений на рисунку 1.

Переворот Иммельмана

Рисунок 1  –  Переворот Иммельмана.
(анімація: кількість кадрів – 6,  кількість повторів – 5, розмір – 40,1 кБайт)

Електромагнітний вплив

Вплив електромагнітних завад на навігаційне обладнання може призвести до помилок навігаційних розрахунків і відмови навігаційної системи забезпечення польотів повітряних суден.

Електромагнітні перешкоди (ЕП), що впливають на навігаційне обладнання можна класифікувати наступним чином:

За походженням електромагнітні перешкоди бувають природні і штучні, причому останні можуть бути ненавмисні (індустріальні) і навмисні (організовані). Природні ЕП утворюються електромагнітними процесами і явищами, які об'єктивно відбуваються в різних оболонках Землі і в космосі і безпосередньо не пов'язані з діяльністю людини. Штучні або індустріальні ЕП зумовлені електромагнітними процесами і явищами в різних технічних системах, створених людиною. Ненавмисні ЕП виникають із-за особливостей фізичного процесу, недосконалість технологічних засобів та вжитих організаційних і технічних заходів.

За типом поширення виділяють просторові та кондуктивні завади. Перші характеризуються впливом через випромінюване і поширюване в просторі електромагнітне поле, а другі проникають в апаратуру за проводовими каналами зв'язку та електроживлення. Зокрема, кондуктивними називають перешкоди, що виникають при зв'язку через загальний опір, наприклад через заземлюючі шини або джерела живлення. При цьому струм від різних схем протікає через загальний опір, падіння напруги на якому від кожного струму буде перешкодою для інших схем. ЕП у вигляді випромінювання від джерел перешкод є найбільш поширеними. Характеристики випромінюваних ЕП визначаються джерелом перешкод, відстанню до приймача завад та параметрів навколишнього середовища.

За місцем розташування джерела перешкоди щодо досліджуваного електронного пристрою розрізняють зовнішні (позасистемні, позаблочні), внутрішні (внутрішньосистемні) і власні перешкоди. Очевидно, що зовнішні перешкоди викликані процесами в інших пристроях, внутрішньосистемні – виникають електромагнітні явища і зв'язку, не передбачені схемою і конструкцією пристрою, а власні перешкоди являють собою шуми компонентів, пов'язані з функціонуванням самого пристрою.

За типом сигналу перешкоди розрізняють: випадкові і детерміновані. У свою чергу ті й інші бувають імпульсними, широкосмуговими та вузькосмуговими.

Причинами ненавмисних електромагнітних перешкод є:

1. Обмеженість діапазону частот, що використовуються людиною і як наслідок збіг використовуваних їм частот для різних потреб.

2. Недосконалість приймальних і передавальних пристроїв із-за чого відбувається випромінювання не тільки на основних частотах, але і за їх межами

3. Випромінювання різного роду незв'язкової апаратури (медичної, електродвигуни і т.д.)

4. Неможливість або складність управління погодними умовами, що є причиною впливу блискавок, грозових розрядів атмосферної радіації і т.д.

Заходами боротьби з ними можна запропонувати наступне:

1. Організаційні – організувати політ таким чином, щоб вплив електромагнітних перешкод, по можливості було мінімальним, якщо можливо, виключити політ над радіозабрудненими індустріальними районами.

2. Захисні – різного роду екранування (електромагнітне, магнітне, електростатичне), заземлення, електричне розділення зовнішньої оболонки літака з внутрішніми приладами.

 

4.2 Статистика авіаційних подій

Прикладами авіаційних подій, де причиною аварії стала відмова або несправність навігаційного обладнання, наведені далі:

27 грудня 1950 року літак Лі-2, виконував тренувальний політ за маршрутом Джусали-Ташкент, зазнав аварії в Південно-Казахстанській області в районі хребта Каратау на висоті 2050 м (126 м від вершини) в 72 км на північний схід від аеропорту Туркестану. Причиною катастрофи стали помилки в навігаційних розрахунках, які призвели до зіткнення літака за схилом гори. Загинули 8 осіб.

13 жовтня 1973 року з-за відмови електроживлення систем навігації в «Домодєдово» зазнав катастрофи літак Ту-104Б Аерофлоту, який прямував рейсом 964 з Тбілісі (бортовий номер СРСР-42486). Екіпаж був дезорієнтований. З випущеними шасі на висоті 400 м вони почали третій правий розворот, під час якого літак перейшов на зниження по крутій спіралі з лівим поворотом. Літак зіткнувся із землею з нахилом 75 градусів в 8 км від аеропорту. Загинуло 114 пасажирів і 8 членів екіпажу. Серед пасажирів був командувач зенітними ракетними військами ППО СРСР генерал-лейтенант артилерії Федір Бондаренко. Ця катастрофа стала найбільшою за всю історію експлуатації літаків сімейства Ту-104.

21 березня 2010 року приблизно у 2 години 34 хвилини Ту-204, що належав авіакомпанії «Авіастар-Ту», який прямував службовим рейсом Хургада-Москва, при заході на посадку в складних метеоумовах зазнав аварію в лісі, в півтора кілометрів до злітно-посадкової смуги. Пасажирів на борту не було, вісім членів екіпажу отримали різні травми, літак зруйнований. Під час польоту в Московської повітряної зони на висоті 5400 метрів сталося мимовільне відключення автоматичного управління від обчислювальної системи управління польотом повітряного судна, що викликало збій у пілотажно-навігаційному обладнанні. З цієї причини командир повітряного судна відключив автопілот і перейшов на керування літаком в ручному режимі. Не оцінивши метеорологічну обстановку в аеропорту «Домодєдово» , командир прийняв завідомо необґрунтоване рішення про зниження і заходу на посадку при видимості і висоті нижньої межі нижче метеомінімуму літака. Досягнувши мінімальної висоти зниження 60 метрів і не встановивши візуальний контакт зі злітно-посадковою смугою, командир повинен був припинити зниження літака і виконати відхід на запасний аеродром, однак він продовжив захід на посадку, в результаті чого літак зіткнувся із землею і зруйнувався. Командир повітряного судна Олександр Косяков і другий пілот Олексій Михайловський були звинувачені в порушенні правил безпеки руху і експлуатації повітряного транспорту, що призвели по необережності заподіяння тяжкої шкоди здоров'ю людини та 30 березня 2011 року засуджені кожний до року позбавлення волі умовно з позбавленням права займатися професійною діяльністю на один рік .

4 грудня 2010 року в підмосковному аеропорту «Домодєдово» зазнав катастрофи літак Ту-154М авіакомпанії «Авіалінії Дагестану». Літак вилетів з Внуково рейсом на Махачкали, але незабаром після зльоту відмовили два двигуни, електроустаткування і навігаційне обладнання, у зв'язку з чим екіпаж прийняв рішення здійснити вимушену посадку в найближчому аеропорту «Домодєдово». Після посадки літак викотився за межі злітно-посадочної смуги і зруйнувався. На борту перебували 163 пасажирів та 9 членів екіпажу. 83 людини постраждали, двоє загинули (брат президента Дагестану і мати судді конституційного суду РФ).

На Скнилівському аеродромі під Львовом 27 липня 2002 року внаслідок падіння винищувача Су-27 у натовп глядачів загинуло 77 осіб (серед них 28 дітей) і постраждало близько 250 людей. За кількістю загиблих вважається найбільшою катастрофою в історії авіаційних свят. Називається кілька причин цього лиха, помилка пілотів, відмова двигунів літака, помилка в організації польотів, помилка в організації розміщення глядачів на аеродромі, занадто велика кількість палива, яка була залита в літак. Але також однією з причин стало вплив ненавмисного електромагнітного випромінювання, яке спричинило помилки в розрахунках навігаційної системи.

 

Висновки

З наведених даних статистики видно важливість підвищення надійності навігаційного обладнання до впливу дестабілізуючих факторів, так як при справно працюючій навігаційній системі можуть статися помилки розрахунках, збої або відмова в внаслідок впливу дестабілізуючих факторів.

Магістерська робота присвячена актуальним науковим завданням – дослідження дестабілізуючих факторів, що впливають на точність навігаційної системи забезпечення польотів повітряних суден. В рамках проведених досліджень виконано:

1. Дана класифікація дестабілізуючих факторів, що впливають на точність роботи навігаційної системи забезпечення польотів.

2. Показано, які наслідки можуть мати впливу дестабілізуючих факторів на навігаційне обладнання.

3. Запропоновані заходи боротьби з дестабілізуючими впливами.

4. Зібрана статистика аварій, де причиною аварій стали несправність, відмови, збої в роботі або помилки в розрахунках навігаційного обладнання.

Подальші дослідження спрямовані на наступні аспекти:

1. Поглиблення в розгляді дестабілізуючих факторів.

2. Деталізація заходів боротьби з дестабілізуючими чинниками.

При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: грудень 2013 року. Повний текст роботи і матеріали по темі можуть бути отримані у автора після зазначеної дати.

Перелік посилань
  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 г. – с.383.