Решение новых задач аэродинамики в процессе сертификации самолетов транспортной категории – противообледенительная система

There are considered new tasks in aerodynamics in the process of certification of airplanes of transport category. The procedure for optimal location of ice detector at the transonic airplane and means of compliance with certification requirements for automatic engagement of anti-ice protection.Рассматриваются новые задачи аэродинамики при сертификации систем транспортного самолета. Излагается методика решения задачи сертификации датчиков системы воздушных сигналов для условий обледенения. Приведены примеры подготовки и проведения стендовых сертификационных испытаний датчиков в условиях обледенения, критерии успешности испытаний

К вопросу определения геометрии крыла транспортного воздушного судна в полете

The article deals with the task of determination of wing shape for sub-sonic commercial aircraft by photogrammetric method. It provides the procedure for measurements taken on ground and in flight. It also provides the outcome of wing twist for commercial aircraft at cruise.Рассматривается задача определения фотограмметрическим методом формы крыла дозвуковых транспортных ВС. Излагается методика проведения измерений на земле и в полете. Представлены результаты измерений крутки крыла транспортного ВС на крейсерском режиме полета

Способы совершенствования воздушных судов в целях сохранения конкурентоспособности на перспективу

The article considers the task of competitiveness prolongation for the aircraft put into operation. It describes the means to increase aerodynamic efficiency of commercial aircraft and provides the outcome of regional aircraft modification.Рассматривается задача сохранения конкурентоспособности ВС, введенных в эксплуатацию. Предлагаются способы повышения аэродинамического совершенства транспортных самолетов. Представлены результаты работ по модификации регионального ВС

О ВЛИЯНИИ СЕРТИФИКАЦИОННЫХ ТРЕБОВАНИЙ ПО БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТА НА СТЕПЕНЬ РЕАЛИЗАЦИИ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО СОВЕРШЕНСТВА ТРАНСПОРТНЫХ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ

The article considers the issue of aerodynamics efficiency implementation taking into account certification requirements for flight safety. Aerodynamics efficiency means high aerodynamic performance (depending on the airplane size), aerodynamic performance in cruise flight, high aerodynamic performance at takeoff, as well as lift performance at landing.The author estimated the impact on aerodynamics efficiency of both the requirements for aerodynamics performance and requirements for aircraft systems, noncompliance with which may result in significant change of expected operating conditions. It was shown that the use of supercritical wing profiles may result in flight mode limitations due to failure of the required buffeting capacities. It does not allow engaging all the advantages of aerodynamics layout and requires special design solutions to prevent such cases.There were reviewed certification requirements for flight level pressure altitude accuracy and icing conditions warning sysytem. The research presented the methods of aerodynamic efficiency increase by meeting the requirements for reduced vertical separation minima flights and in icing conditions, including requirements for air data probes. Reduced vertical separation minima flight requirements are met by means of efficient air data probes location. Theoretical methods of flow calculation determine areas on the airplane skin surface where static probes minimize errors depending on angle-of-attack and sideslip. It was shown that if certification requirements are not met and in case of flight out of reduced vertical separation minima area, aerodynamics efficiency is significantly reduced and fuel consumption can be increased by 10% and higher. Suggested approaches implementation allows increasing commercial airplanes competitiveness.Рассматривается проблема реализации аэродинамического совершенства воздушных судов с учетом выполнения сертификационных требований по безопасности полета. Под аэродинамическим совершенством понимается высокое, с учетом размерности самолета, аэродинамическое качество на крейсерском режиме полета, высокий уровень аэродинамического качества на взлетных режимах, а также высокие несущие свойства на посадочных режимах.Оценено влияние на реализацию аэродинамического совершенства как требований к аэродинамическим характеристикам, так и требований к системам воздушных судов, невыполнение которых может значительно изменить ожидаемые условия эксплуатации. Показано, что использование существенно суперкритических профилей крыла может приводить к ограничениям режимов полета из-за невыполнения требуемых запасов по бафтингу. Это не позволяет в полной мере реализовать аэродинамические возможности компоновки и требует специальных конструкторских решений для недопущения таких случаев. Рассмотрены сертификационные требования к точности определения барометрической высоты полета и к системе сигнализации обледенения. Изложены методы повышения реализации аэродинамического совершенства путем обеспечения выполнения требований для полетов в зоне действия сокращенного минимума вертикального эшелонирования и в условиях обледенения, в том числе требований к датчикам системы воздушных сигналов. Выполнение требований для полетов в зоне действия сокращенного минимума вертикального эшелонирования обеспечивается выбором рациональных мест размещения датчиков системы воздушных сигналов. При помощи теоретических расчетных методов обтекания находятся зоны на внешней поверхности воздушного судна, при размещении в которых датчиков статического давления минимизируются погрешности их показаний в зависимости от углов атаки и скольжения. Показано, что при невыполнении сертификационных требований и полете вне зоны действия сокращенного минимума вертикального эшелонирования реализация аэродинамического совершенства воздушных судов существенно падает и расход топлива может возрастать на 10 % и выше. Реализация предложенных подходов позволяет повысить конкурентоспособность воздушных судов транспортной категории

Использование вихрегенераторов для улучшения взлетно-посадочных характеристик самолетов транспортной категории

   The issue of using vortex generators to improve the take-off and landing characteristics of a transport category aircraft has been considered. Three directions have been analyzed. The first: the installation of vortex generators on the nacelles of the main engines to increase the maximum value of the lift coefficient in landing modes. The second: the installation of vortex generators on the upper surface of the flap to increase the lifting characteristics of the wing by improving the flow around the flap. The third: the installation of vortex generators in the tail unit to increase the efficiency of control surfaces and reducing handling speeds. Examples of the use of vortex generators in each of the directions are given. It is shown that the improvement of the aerodynamic characteristics of the aircraft is possible in the presence of wing separation boundaries on the lifting surfaces in flight operating modes and the elimination of these zones by installing vortex generators. The results of computational studies, experiments in wind tunnels, as well as data from flight tests of an experimental aircraft confirming the effectiveness of using vortex generators are presented. The concept of increasing their stability by installing vortex generators in places with maximum flow velocity is proposed. Considering this concept, new locations for installing vortex generators on the upper surface of the flap, as well as on the fin of an experimental aircraft for repeated flight tests have been selected. The installation of vortex generators on the fin involves increasing the efficiency of the rudder to reduce the handling speeds. The possibilities of optimizing the parameters of the installation of vortex generators are considered. Recommendations are given on the choice of shape, size, and angles of their installation, depending on the tasks solved with the help of vortex generators and considering the possible increase in drag from their installation.   Рассмотрен вопрос использования вихрегенераторов для улучшения взлетно-посадочных характеристик самолета транспортной категории. Проанализированы три направления. Первое – установка вихрегенераторов на мотогондолах маршевых двигателей для повышения максимального значения коэффициента подъемной силы на посадочных режимах. Второе – установка вихрегенераторов на верхней поверхности закрылка для повышения несущих свойств крыла за счет улучшения обтекания закрылка. Третье – установка вихрегенераторов на хвостовом оперении для повышения эффективности органов управления и снижения эволютивных скоростей. Приведены примеры использования вихрегенераторов по каждому из направлений. Показано, что улучшение аэродинамических характеристик самолета возможно при наличии отрывных зон на несущих поверхностях на рабочих режимах полета и ликвидации этих зон путем установки вихрегенераторов. Представлены результаты расчетных исследований, экспериментов в аэродинамических трубах, а также данные летных испытаний опытного самолета, подтверждающие эффективность использования вихрегенераторов. Проанализирована физика образования вихревых жгутов. Предложена концепция повышения их устойчивости путем установки вихрегенераторов в местах с максимальной скоростью потока. С учетом этой концепции выбраны новые места установки вихрегенераторов на верхней поверхности закрылка, а также на киле опытного самолета для проведения повторных летных испытаний. Установка вихрегенераторов на киле предполагает повышение эффективности руля направления для снижения эволютивных скоростей. Рассмотрены возможности оптимизации параметров установки вихрегенераторов. Приведены рекомендации по выбору формы, размерам, углам их установки в зависимости от решаемых при помощи вихрегенераторов задач и с учетом возможного увеличения лобового сопротивления от их установки

ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТА ТРАНСПОРТНЫХ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ С УЧЕТОМ НОВЫХ СЕРТИФИКАЦИОННЫХ ТРЕБОВАНИЙ К УСЛОВИЯМ ОБЛЕДЕНЕНИЯ

Due to the implementation of new certification requirements for icing conditions provided in Annex О to CS-25, there is a necessity to analyze the impact of the requirements on the possibility of transport aircraft certification for flights under such conditions. The particularities of such certification requirements and their impact on three main directions of aircraft certification have been considered for icing conditions: icing annunciation system, air data system and anti-icing system. It has been shown that new requirements have no effect on certification of air data system sensors but they have an impact on icing annunciation and antiicing system. Timely annunciation of icing is important for safe operation of aircraft. The procedure providing timing annunciation was developed earlier in Annex C to AR/CS/FAR-25. It is highlighted that this procedure is also actual for new icing conditions but taking into account relevant updates in calculations of the growth of ice accretions on ice detectors, air inlets and lifting surfaces. One of the problems is to detect the moment of coming into icing conditions, determined by new requirements. It substantially determines the possibility of immediate escape from icing area if the airplane does not meet the safe operation requirements for such conditions. The techniques of removing ice accretions from lifting surfaces are described. The case of icing the wing surface behind the slats area with barrier ice accumulation was studied. The possibility of an aircraft limitless operation under icing conditions determined by new certification requirements was estimated.В связи с введением новых сертификационных требований к условиям обледенения, изложенных в Приложении «О» к CS-25, возникает необходимость исследования влияния этих требований на возможность сертификации самолетов транспортной категории для полетов в таких условиях. Рассмотрены особенности этих сертификационных требований и их влияние на три основных направления сертификации воздушных судов (ВС) для условий обледенения: в части системы сигнализации обледенения, системы воздушных сигналов, а также противообледенительной системы. Показано, что влияние новых требований не сказывается на сертификации датчиков системы воздушных сигналов, однако оказывается существенным для двух других направлений. Для безопасной эксплуатации ВС важно своевременное срабатывание системы сигнализации обледенения. Ранее была разработана методика, обеспечивающая это в условиях Приложения С к АП/CS/FAR-25. Отмечено, что методика работоспособна и для новых условий обледенения, но с учетом соответствующих изменений в расчетах нарастания ледяных отложений на сигнализаторе обледенения, воздухозаборнике двигателя и несущих поверхностях. Одной из проблем является обнаружение момента попадания в условия обледенения, определенные новыми требованиями, что в значительной степени определяет возможность немедленного покидания зоны обледенения в том случае, если самолет не удовлетворяет требованиям безопасной эксплуатации в таких условиях. Описаны способы удаления ледяных отложений с несущих поверхностей. Рассмотрен случай обледенения поверхности крыла за предкрылком, в том числе с образованием барьерного льда. Оценена возможность эксплуатации ВС без ограничений в условиях обледенения, определенных новыми сертификационными требованиями

СНИЖЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТИ СРЫВА СОПРОВОЖДЕНИЯ ОПТИЧЕСКИ НАБЛЮДАЕМЫХ ОБЪЕКТОВ В КОРРЕЛЯЦИОННЫХ АЛГОРИТМАХ СОПРОВОЖДЕНИЯ ЗА СЧЕТ КОМПЛЕКСИРОВАНИЯ ИСХОДНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ИК- И ТВ-ДИАПАЗОНОВ

The typical automatic tracking correlation system of optical observable objects is described. The method of tracking failure probability lowering based on the integration of the initial images of IR and TV ranges is offered and proved. Results of the experiments confirming efficiency of the offered decision are resulted.Описана типовая корреляционная система автоматического сопровождения оптически наблюдаемых объектов. Предложен и обоснован способ снижения вероятности срыва сопровождения, основанного на комплексировании исходных изображений ИК и ТВ диапазона. Приведены результаты экспериментов, подтверждающих эффективность предлагаемого решения