Результаты оценки характеристик набора высоты самолетов Ил-96-300

2007

НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА серия Аэромеханика и прочность

№ 119

УДК 629.7.017

РЕЗУЛЬТАТЫ ОЦЕНКИ ХАРАКТЕРИСТИК НАБОРА ВЫСОТЫ

САМОЛЕТОВ ИЛ-96-300

К.А. АРЕПЬЕВ, Г.Е. МАСЛЕННИКОВА Статья представлена доктором технических наук, профессором Шапкиным В.С.

В статье описаны результаты оценивания времени набора высоты и израсходованного на набор топлива самолетов Ил-96-300. Время набора высоты и израсходованного топлива экземпляра самолета сравниваются с аналогичными характеристиками типового самолета. Полученные оценки сравнения анализируются для получения ответа на вопрос о соответствии данных характеристик парка самолетов Ил-96-300 типовым значениям.

Для поддержания летной годности воздушных судов (ВС) и обеспечения безопасности необходимо соответствие летно-технических характеристик (ЛТХ) экземпляра ВС типовым данным. Характеристики набора высоты являются одним из основных параметров оценивания ЛТХ самолета. В наборе высоты оцениваются: время набора эшелона и израсходованная на этом участке масса топлива.

За типовые характеристики принимаются данные, приведенные в РЛЭ самолета Ил-96-300, соответствующие высоте не менее 5700 метров, а нам необходимо иметь данные для меньших высот, поэтому была проведена аппроксимация данных до высоты 1000 метров с помощью регрессионной математической модели. Таким образом, мы можем определить время набора высоты и расходуемое топливо типового самолета с взлетной массой от 140 до 240 тонн в фактических температурных условиях (если АТса больше чем +10 и меньше чем +20, то используем линейную интерполяцию между расчетными данными двух таблиц).

Было обработано 25 наборов высоты 10 экземпляров Ил-96-300. Если 1экз - время набора экземпляра самолета, 1тип - время набора типового самолета, то можно записать отношение:

М % =

УеЯ _ 1

V еї У

100%.

Данное отношение является показателем оценки времени набора высоты экземпляра самолета. Если А1% > 0, то характеристика экземпляра самолета хуже типовой и наоборот. Аналогично можно записать формулу оценки израсходованного за набор высоты топлива:

Ат%.

^ т------- ^

ОІЇ уе$ ___1

т

V Оії О еї У

100%.

Для оценки адекватности данных РЛЭ характеристикам реально эксплуатирующихся самолетов, проведем статистический анализ полученных результатов применения данной методики оценивания характеристик набора высоты. В табл. 1 приведены математическое ожидание и стандартное отклонение массива показателей оценок времени набора и израсходованного топлива.

Таблица 1

Показатель Мат. ожидание Станд. отклонение

А1% 19.8 9.6

Ат% 10.4 10.9

Частота распределения показателей оценки представлена на рис. 1.

9 8 7 6

Р 5

о

? 4 3 2 1 0

-15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

значение показателя оценки

И время ^топливо

Рис. 1. Частота распределения показателей оценок характеристик набора высоты

Из полученных результатов следует, что характеристики экземпляров самолетов существенно хуже типовых значений, определенных по данным РЛЭ. Так, время набора высоты в среднем хуже типового на 20%, масса израсходованного топлива - на 10%. Так же велик разброс полученных оценок А1% и Аш%. Попробуем более детально изучить полученные результаты - рассмотрим корреляцию между показателями оценки и условиями, в которых выполнялся набор, такими как взлетная масса и среднее за набор отличие температуры наружного воздуха от стандартной. Коэффициенты корреляции приведены в табл. 2.

Таблица 2

Показатель Коэф. корреляции с Мвзл Коэф. корреляции с АТса

А1% 0.604 0.252

Аш% 0.653 0.259

Как видим, существует сильная взаимосвязь показателя оценок характеристик набора высоты с взлетной массой, что свидетельствует о зависимости результатов оценивания от условий полета, что в принципе не желательно. В случае независимости результатов оценивания от условий полета коэффициенты корреляции по абсолютному значению должны быть менее 0.2. Для количественных оценок зависимости результатов оценивания от условий полета можно определить коэффициенты регрессии показателей с взлетной массой. Для показателя оценки времени набора он составляет 0.21 %/т, а для показателя оценки израсходованного топлива -0.25 %/т. Графически результаты представлены на рис. 2, 3.

Полученные данные говорят о некорректном оценивании характеристик набора высоты. Для дальнейшего выяснения адекватности методики оценивания необходимо проанализировать соблюдение скоростного режима в процессе набора. В каждом наборе высоты вычислялось отклонение приборной скорости экземпляра самолета от типового профиля скорости АУпр. Частота распределения массива значений АУпр представлена на рис. 4.

Математическое ожидание данного распределения составляет -30 км/ч. В большей части полетов (76% от всей выборки) скоростной режим существенно отличается от заданного профиля - фактическая скорость меньше требуемой более чем на 20 км/ч. Возможной причиной этого является уменьшение номинальной тяги двигателей в наборе высоты. В результате все это может явиться одной из причин большого отличия характеристик экземпляра самолета от данных РЛЭ.

взлетная масса

Рис. 2. Зависимость оценки времени набора высоты А1% от взлетной массы М взл.

Рис. 3. Зависимость оценки израсходованного топлива Аш% от взлетной массы М взл.

Таким образом, на основе проведенных исследований можно утверждать, что модель типовых характеристик набора высоты, построенная на основе данных РЛЭ, не адекватна фактическим характеристикам самолетов Ил-96, находящихся в эксплуатации. Для построения адекватной модели необходимо:

- проанализировать данные аэродинамического расчета и пополнить анализируемую выборку новыми экспериментальными данными для уточнения зависимости характеристик набора от величины взлетной массы;

- выполнить анализ возможного изменения номинальной тяги двигателей в связи с доработками, выполненными с момента проведения сертификационных испытаний самолета.

50 ______

45--------------------------------------------------------------------------------

40--------------------------------------------------------------------------------

35--------------------------------------------------------------------------------

30--------------------------------------------------------------------------------

| 25______________________________________________________________________________

20-------------------1------------------------------------------------------------

15--------------------------------------------------------------------1-----------

10------------------------------------------------------------------------1-------

5---------------------------------------------------------------------------------

0 J--1-1--1-1--1-1---1-1----1-1-1-1-1-1---1-1---1-1--1-1---1-1-1--1---1-1- і

-100 -90 -80 -10 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

отличие скорости от профиля [км/ч]

Рис. 4. Частота распределения AV^ отличия скорости от профиля

В случае подтверждения результатов настоящего исследования о несоответствии характеристик набора высоты эксплуатируемых самолетов Ил-96 данным РЛЭ - скорректировать данные руководства по летной эксплуатации с учетом фактических характеристик ВС.

RESULTS ESTIMATION OF PERFOMANCES ASCENDING PLANES IL-96-300

Arep’ev K.A., Maslennikova G.E.

In article the estimate results of time of ascent and the fuel of planes Il—96—300 spent for a set are described. Time of

ascent and the spent fuel of a copy of the plane are compared to similar characteristics of the typical plane. The received

estimations of comparison are analyzed for reception of the answer to a question on conformity of the given characteristics of park of planes Il—96—300 to typical values.

Сведения об авторах

Арепьев Кирилл Анатольевич, 1975 г.р., окончил МАИ (1998), МФЮА (2003), научный сотрудник НЦ ПЛГ ВС ГосНИИ ГА, автор 8 научных работ, область научных интересов - летно-технические характеристики ВС, нелинейная динамика, нейронные сети.

Масленникова Галина Евгеньевна, окончила МАИ (1977), кандидат технических наук, начальник отдела НЦ ПЛГ ВС ГосНИИ ГА, автор более 65 научных работ, область научных интересов - летнотехнические характеристики ВС в процессе эксплуатации.