CC BY
16
DOI 10.25987^Ти.2019.15.6.002 УДК 629.7.051
АЛГОРИТМИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭРГАТИЧЕСКИМ ЭЛЕМЕНТОМ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ
С.П. Полуэктов1, В.С. Струков1, А.А. Копылов1, М.В. Себелев1, В.Л. Бурковский2
военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», г. Воронеж, Россия
2Воронежский государственный технический университет, г. Воронеж, Россия
Аннотация: обоснована актуальность проблемы обеспечения безопасности функционирования производственных систем. Представлено одно из возможных направлений решения данной проблемы применительно к подвижной производственной системе с эргатическим элементом. Аргументированы предпосылки к усилению собственных защитных свойств производственной системы с эргатическим элементом путем оснащения ее комплексными системами безопасности функционирования, реализующими управление по опасности и обеспечивающими выполнение основных функций с минимальной вероятностью гибели системы. Изложены основания для разработки способа предупреждения внезапной утраты человеком-оператором работоспособного состояния при работе системы в экстремальных условиях. Приведены аргументы в пользу введения в вектор состояния дополнительного параметра - скорости изменения давления воздуха в герметической кабине объекта, который позволит определить косвенным путем вид разгерметизации на ранней стадии развития особой ситуации и сформировать соответствующие параметры управления для предотвращения перехода особой ситуации из аварийной в катастрофическую. Представлен алгоритм определения момента возникновения особой ситуации в производственной системе с эргатическим элементом, вызванной аварийной либо взрывной разгерметизацией, путем дополнительного измерения скорости изменения давления воздуха в герметической кабине объекта, а также комплекс действий, исключающих потерю человеком-оператором работоспособности на начальном этапе развития особой ситуации
Ключевые слова: производственная система, эргатический элемент, человек-оператор, герметическая кабина, разгерметизация, гипоксия, абсолютное давление воздуха, скорость изменения давления воздуха
Введение
Особенностью подвижной производственной системы с эргатическим элементом является то, что человек-оператор в процессе управления рассматриваемой системой перемещается вместе с ней в пространстве и испытывает на себе физические воздействия, связанные с этим перемещением и изменением состояния окружающей среды. При этом взаимодействие человека-оператора с объектом управления происходит не только через информационную модель, но и непосредственно через восприятие неинструментальных сигналов о состоянии объекта управления.
Активное применение средств автоматизации в сложных производственных системах гарантированно приводит к снижению активности человека-оператора, что недопустимо в рамках решения им основной задачи автоматизированного движения - резервирование автоматики в нештатной ситуации ее функционирования. При любой степени автоматизации производственной системы ответственным за ре-
© Полуэктов С.П., Струков В.С., Копылов А.А., Себелев М.В., Бурковский В.Л., 2019
зультат ее функционирования всегда остается человек-оператор [1, 2].
Следовательно, сохранение активности человека-оператора является одним из приоритетных направлений развития производственных систем с эргатическим элементом, которое непосредственно связано с проблемой обеспечения их безопасности функционирования.
Постановка задачи
Особенно ярко вопрос обеспечения безопасности функционирования производственных систем проявляется в авиации, поскольку авиационные происшествия приводят к существенным материальным потерям и человеческим жертвам, приносят значительный моральный ущерб, а также способствуют снижению конкурентоспособности авиационной техники и торможению развития авиации [3]. Безопасность полетов авиационных систем определяется как комплексная характеристика воздушных судов и работ на авиационной технике, определяющая способность выполнять полеты без угрозы для жизни людей. Она характеризуется уровнем безопасности полетов, который определяется вероятностью события, при кото-
ром в полете не возникает такая особая ситуация, как катастрофическая. В данном случае под особой ситуацией понимается нештатная ситуация, возникающая в полете в результате воздействия неблагоприятных факторов и приводящая к снижению уровня безопасности полета. Кроме катастрофической ситуации по степени опасности выделяют еще усложнение условий полета, сложную и аварийную ситуации [1]. Таким образом, основной задачей человека-оператора и бортового оборудования авиационной производственной системы является предотвращение перехода особой ситуации в катастрофическую.
Рассмотрим уровень опасности функционирования производственной системы с эрга-тическим элементом с точки зрения системного подхода. В этом случае его можно оценить вероятностью РА (О возникновения в полете авиационного происшествия (катастрофической или аварийной ситуации) при нарушении функционирования отдельных элементов системы [1]
Ра ^) = РВФ (0Рос (ОС / ВФ)РКс (КС / ОС),
где РВФ ^) - вероятность появления воздействующих факторов (ВФ), влияющих на безопасность функционирования системы; РОС (ОС / ВФ) - условная вероятность непарирования особой ситуации (ОС) бортовыми автоматизированными системами или человеком-оператором; РКС (КС / ОС) - условная вероятность перехода особой ситуации в катастрофическую (КС), обусловленной непарированием бортовыми автоматизированными системами или человеком-оператором ВФ в возникшей особой ситуации.
Следовательно, основные усилия по решению проблемы обеспечения безопасности функционирования эргатической системы должны быть направлены на уменьшение условных вероятностей РОС (ОС / ВФ) и РКС (КС / ОС).
Одним из перспективных способов решения проблемы безопасности функционирования производственной системы является повышение уровня собственных защитных свойств всей системы в целом путем оснащения ее специальными техническими системами, позволяющими своевременно обнаруживать возникновение и нарастание опасности на борту, а также активно противодействовать возникновению авиационного происшествия [4]. Для защиты
экипажей современных воздушных судов от влияния неблагоприятных факторов полета на организм человека используют целый комплекс технических средств, которые обеспечивают требуемое функциональное состояние членов экипажей на всех режимах полета. К таким средствам относятся герметические кабины, системы кондиционирования воздуха, системы кислородного питания, индивидуальное защитное снаряжение экипажей и системы аварийного покидания воздушного судна. Однако в случае нештатной работы указанных средств экипаж в высотном полете попадает в условия жесточайшего комплексного воздействия на его организм таких атмосферных факторов, как пониженные барометрическое давление, температура и влажность воздуха, а также высокая солнечная радиация. Наиболее опасным осложнением высотного полета является разгерметизация кабины, при котором экипаж может подвергаться не только выраженному кислородному голоданию (гипоксии), но и большим по величине и скорости изменения барометрическим давлениям (гипобарии и декомпрессии) [5]. Возможности организма человека противостоять этим факторам весьма ограничены, поэтому становится актуальной задача разработки способа предупреждения внезапной утраты летчиком работоспособного состояния при возникновении на борту воздушного судна особой ситуации, вызванной разгерметизацией кабины самолета в условиях высотного полета.
Методы исследования
Проблему обеспечения безопасности отдельного полета воздушного судна предлагается решать путем введения в состав бортового оборудования каждого летательного аппарата комплексной системы безопасности полета (КСБП), реализующей управление по уровню опасности и обеспечивающей решение любой поставленной задачи с минимизацией вероятности гибели системы [4]. В этом случае подвижная производственная система с эргатиче-ским элементом приобретает активные защитные свойства, характеризующие способность человека-оператора совместно с бортовой КСБП оценивать опасность полетной ситуации и активно предотвращать возникновение авиационного происшествия в процессе функционирования.
Под опасностью полетной ситуации понимается возможность (вероятность) гибели си-
стемы в процессе достижения цели полетного задания.
В рамках решения поставленной научной задачи объектом исследования является производственная система с эргатическим элементом в процессе выполнения высотного полета, а предметом исследования - активные защитные свойства рассматриваемой системы по устранению особой ситуации.
Результаты
Отдельный режим функционирования объекта управления определяется многокомпонентным вектором состояния [1]
X(t) = f (xl5 ..., x, x„; Ux, Uj, Um; Wx, ...,Wl, Wk; t),
где xi (t) - фазовые координаты, Uj (t) -параметры управления, Wl (t) - характеристики действующих возмущений, t - время.
В общем случае вектор состояния X (t) является стохастическим и поэтому при приближении к границам эксплуатационной области необходима дополнительная количественная информация об изменении состояния системы и соответствующем ему изменении уровня опасности. Рассматриваемая информация очень важна для идентификации возникающих особых ситуаций, вид которых характеризуется как предельно допустимыми значениями параметров, так и их сочетанием и соотношением в зависимости от условий и режима работы.
Для высотного полета в качестве фазовых координат xi (t), характеризующих исправность герметической кабины и состояния человека-оператора, традиционно принимаются такие параметры, как массовое количество воздуха в герметической кабине GrK, абсолютное давление воздуха в герметической кабине РГК, перепад давлений (между абсолютным давлением воздуха в герметической кабине и в атмосфере) АРГК, температура воздуха в кабине ТГК, процентное содержание кислорода в дыхательной смеси aOi, парциальное давление кислорода во
вдыхаемом воздухе Р'0г и т.д. Однако, несмотря
на достаточно широкий комплекс указанных параметров и многообразие оригинальных подходов к решению рассматриваемой научной задачи [1-6], по-прежнему остается открытым вопрос своевременного обнаружения и предупреждения особой ситуации в экстремальных
условиях, вызванных различными видами разгерметизации при выполнении высотного полета. По мнению авторов статьи, это связано с недостаточной информативностью представленных выше параметров для осуществления прогноза вектора состояния X(г).
В рамках решаемой научной задачи особую важность из вышеуказанных фазовых координат вектора состояния X(г) приобретает абсолютное давление воздуха в герметической кабине (ГК) воздушного судна. Величина этого параметра определяется высотой полета, а скорость его изменения - вертикальной скоростью полета. Требуемый закон изменения давления воздуха в герметической кабине РГК воздушного судна обеспечивается системами автоматического регулирования давления (САРД). Объектом регулирования для системы САРД является масса воздуха в герметической кабине [7]. Схематически объект регулирования САРД представлен на рис. 1.
Рис. 1. Схема ГК как объекта регулирования по давлению воздуха
На рис. 1 имеют место следующие обозначения: GП - масса воздуха, подаваемого в ГК; GГК - масса воздуха в ГК; GР - масса воздуха, перепускаемого из ГК в атмосферу через клапан регулятора САРД; Gy - масса воздуха, вытекающего из ГК через неплотности (утечка воздуха).
В ГК вентиляционного типа (самый распространенный тип кабин современных воздушных судов) на входе в кабину устанавливается регулятор расхода воздуха, а давление воздуха в кабине регулируется за счет перепуска воздуха в атмосферу с помощью регулятора давления, установленного на выходе из ГК.
В переходном режиме работы изменение массы воздуха в ГК характеризуется уравнением
dG
ГК
dt
= Gn - GP - gy-
Если выразить массу воздуха в ГК на основании уравнения состояния газов через объем кабины VГК и давление РГК, то получим уравнение ГК как объекта регулирования по давлению в следующем виде [7]
Ггк d аРгк
RT,
dt
дGР дGv
кдРгк
■+-
дG
Л
п
дР,
гк
дРг
АРгк =
д£г
д£Р
гк и1 гк у
а£у + / (Г),
д^
где R - газовая постоянная воздуха, ТГК -температура воздуха в ГК, БП - площадь открытия клапана регулятора расхода воздуха, БР
- площадь открытия клапана регулятора давления воздуха, Бу - суммарная площадь проходного сечения утечки воздуха, / (/) - переходная функция, характеризующая зависимость параметров ГК от входных величин и прежнего состояния.
При исследовании штатных режимов работы САРД элементами уравнения ГК, характеризующих утечку воздуха из ГК, справедливо пренебрегают, но в случае разгерметизации в высотном полете рассматриваемые составляющие достигают значительных величин и их необходимо учитывать. Однако в реальном высотном полете определить суммарную площадь проходного сечения утечки воздуха из ГК прямым методом измерения не представляется возможным.
Поэтому авторами предлагается включить в имеющийся вектор состояния X ^) для режима высотного полета дополнительный параметр
- скорость изменения давления воздуха в гер-
метической кабине
dP1
гк
dt
[8]. Данный параметр
позволит определить косвенным путем массу воздуха утечки и установить вид разгерметизации [9] - аварийная или взрывная - на ранней стадии развития особой ситуации, а также сформировать соответствующие параметры управления и(() для предотвращения перехода особой ситуации из аварийной в катастрофическую.
Ключевым моментом в определении вида разгерметизации является проверка следующего условия
^гк\ < ^гк < гк2
dt
dt
dt
(1)
где
dPг
dt
скорость изменения давления
*-» dPгк 1 dPгк 2
воздуха в герметической кабине, 2
dt
dt
заданные значения скорости изменения давления воздуха в герметической кабине для аварийной и взрывной разгерметизации соответственно.
Если условие (1) выполняется, то формируют сигнал об аварийной разгерметизации, а если скорость изменения давления воздуха в dP
ГК выше ———, то формируют сигнал о воз-
dt
никновении взрывной разгерметизации кабины.
Указанные выводы основаны на физиологических нормах для экипажей воздушных судов. Например, в соответствии с источником [7] скорость изменения давления воздуха в кабине не должна превышать при непродолжительных полетах 10 мм рт. ст./с, а при продолжительных полетах - 2 мм рт. ст./с. Превышение текущего значения рассматриваемого параметра указанной величины свидетельствует об аварийной разгерметизации кабины [9]. Поэтому целесообразно определить левую грани-
цу проверяемого условия
dPг
dt
равной 10 мм
рт. ст./с для непродолжительных полетов и 2 мм рт. ст./с - для продолжительных полетов.
dP
Правую границу —ГК2 условия, свидетель-
dt
ствующую о наличии взрывной разгерметизации [9], необходимо определить на основании результатов имитационного моделирования и принять равной пятикратному превышению
допустимого значения
dP1
гк1
dt
для аварийной
разгерметизации. Таким образом, правую гра-
ницу
dPг
dt
рассматриваемого условия предла-
гается установить равной 50 мм рт. ст./с для непродолжительных полетов и 10 мм рт. ст./с -для продолжительных полетов.
После определения вида разгерметизации предлагается сформировать соответствующие параметры управления и(/) для предотвращения перехода особой ситуации из аварийной в катастрофическую.
Параметры управления и^ (/) должны вытекать из соответствующих управляющих воздействий на объект управления, которые позволят активно противодействовать возникновению
+
авиационного происшествия. Исходя из условия разгерметизации в высотном полете необходимо предотвратить опасное воздействие декомпрессии на организм человека. Поэтому к первоочередным управляющим воздействиям при разгерметизации традиционно относят [5-7]: искусственное увеличение времени декомпрессии путем подачи в ГК резервного воздуха; ограничение величины избыточного давления воздуха в легких человека; повышение окружающего абсолютного давления воздуха путем своевременного снижения на безопасную высоту полета; сохранение требуемой величины парциального давления кислорода в легких человека путем подачи на дыхание 100-процентного кислорода. В качестве дополнительных мер активного спасения экипажа при высотной разгерметизации авторами предлагается также предусмотреть автоматическое опускание светофильтра защитного шлема летчика в нижнее положение с целью защиты лица летчика от скоростного напора воздуха, осколков остекления фонаря ГК и средств поражения противника.
Таким образом, алгоритм устранения особой ситуации при разгерметизации ГК самолета может быть представлен в виде алгоритма, блок-схема которого представлена на рис. 2, где обозначено: 1 - начало; 2 - блок исходных данных; 3 - блок измерителей параметров физиологического состояния; 4 - блок измерителей параметров герметической кабины; 5 -блок выявления неадекватных действий летчика; 6 - блок определения разгерметизации кабины; 7 - блок формирования сигнала аварийной разгерметизации; 8 - блок формирования сигнала взрывной разгерметизации; 9 - блок формирования сигнала увеличения массовой подачи воздуха в герметическую кабину; 10 -блок формирования сигнала опускания светофильтра защитного шлема летчика; 11 - блок формирования сигнала аварийной подачи 100-процентного кислорода; 12 - блок отправки сообщения руководителю полетов о разгерметизации кабины; 13 - блок формирования сигнала автоматического снижения самолета на безопасную высоту; 14 - блок формирования сигнала перевода самолета в горизонтальную плоскость; 15 - блок формирования сигнала ручного режима управления самолетом; 16 -блок определения располагаемых дальности и времени полета; 17 - блок выбора аэродрома посадки; 18 - блок выработки управляющей информации; 19 - блок ввода управляющей информации в автоматический контур управле-
ния самолетом; 20 - блок формирования сигнала автоматического режима управления полетом самолета; 21 - блок проверки условия (1); 22 - блок проверки условия РГК > Р1К1; 23 -блок проверки условия РГК = РГК2; 24 - блок проверки условия адекватности действий летчика; А - результат проверки условия (1), при котором скорость изменения давления воздуха в кабине не превышает его левую границу, то
есть
dP1
гк
dP1
ГК1 .
, Б - результат проверки
dt dt
условия (1), при котором скорость изменения давления воздуха в кабине превышает его правую границу (рис. 2).
Рис. 2. Блок-схема алгоритма
Блок определения разгерметизации кабины 6 предназначен для определения аварийной либо взрывной разгерметизации. Определение вида разгерметизации осуществляется по условию (1).
Блок формирования сигнала увеличения массовой подачи воздуха в герметическую кабину 9 предназначен для перевода управления кондиционированием воздуха в режим максимальной подачи воздуха в ГК для приведения абсолютного давления воздуха в герметической кабине к заданному значению в соответствии с программой регулирования давления воздуха в ГК. Блок формирования сигнала опускания све-
тофильтра защитного шлема летчика 10 предназначен для подачи сигнала в штатное пиротехническое устройство защитного шлема для установки светофильтра защитного шлема летчика в нижнее положение с целью защиты лица летчика от скоростного напора, осколков остекления фонаря и средств поражения противника.
Работа представленной блок-схемы алгоритма заключается в следующем. На вход блока исходных данных 2 непрерывно поступает информация об адекватности действий оператора (от блока 3), об абсолютном давлении воздуха в герметической кабине и о скорости его изменения (от блока 4). Из блока исходных данных 2 полученную информацию передают по первому каналу в блок выявления неадекватных действий летчика 5 и по второму каналу - в блок определения разгерметизации кабины 6. На основании поступивших в блок определения разгерметизации кабины 6 данных о скорости изменения давления воздуха в герметической кабине в блоке 21 выполняют проверку условия (1). Если скорость изменения давления воздуха в кабине не превышает левую границу
dPгк dPгк / проверяемого условия —— <—ГК1 (результат
dt dt
А), то в блоке определения разгерметизации кабины 6 продолжают контролировать скорость изменения давления воздуха в герметической кабине. Если условие (1) выполняется (результат «Да»), то в блоке 7 формируют сигнал аварийной разгерметизации, который приводит в действие блок формирования сигнала увеличения массовой подачи воздуха в герметическую кабину 9, блок формирования сигнала опускания светофильтра защитного шлема летчика 10, блок формирования сигнала аварийной подачи 100-процентного кислорода 11 и блок отправки сообщения руководителю полетов о разгерметизации кабины 12. Если скорость изменения давления воздуха в кабине превышает правую
границу условия (1), то есть с^Ргк > с^Ргк2 (ре-
dt dt
зультат Б), то в блоке 8 формируют сигнал взрывной разгерметизации, который приводит в действие блок формирования сигнала опускания светофильтра защитного шлема летчика 10, блок формирования сигнала аварийной подачи 100-процентного кислорода 11 и блок отправки сообщения руководителю полетов о разгерметизации кабины 12. Далее в блоке 22 выполняют проверку условия Ргк > РГК1, где РГК1 - заданное значение абсолютного давления воздуха
в атмосфере на высоте, соответствующей нижней границе диапазона высот для высотных полетов. Если условие выполняется (результат «Да»), то приступают к проверке условия адекватности действий летчика в блоке 24. Если условие Ргк > РГК1 не выполняется (результат «Нет»), то в блоке 13 формируют сигнал автоматического снижения самолета на безопасную высоту для передачи его в штатную систему автоматического управления полетом, осуществляют снижение самолета на заданную безопасную высоту в автоматическом режиме управления и контролируют величину абсолютного давления воздуха в герметической кабине в блоке 23 проверки условия Ргк = Ргк2. При достижении величины абсолютного давления воздуха в герметической кабине значения Ргк 2, соответствующего безопасной высоте полета, в блоке 14 формируют сигнал перевода самолета в горизонтальную плоскость и переходят к проверке условия адекватности действий летчика в блоке 24. Если действия летчика адекватны (результат «Да»), то в блоке 15 формируют сигнал ручного режима управления самолетом и дальнейший полет выполняют в ручном режиме управления. Если действия летчика неадекватны (результат «Нет»), то в блоке 16 определяют располагаемые дальность и время полета в зависимости от остатка топлива, в блоке 17 выбирают аэродром посадки, в блоке
18 вырабатывают управляющую информацию для системы автоматического управления полетом, обеспечивающую безопасный вывод самолета по пространственно-временной траектории на выбранный аэродром посадки, в блоке
19 выполняют ввод управляющей информации в автоматический контур управления самолетом, в блоке 20 формируют сигнал автоматического режима управления полетом самолета и дальнейший полет выполняют в автоматическом режиме управления. В случае возвращения летчика в работоспособное состояние он докладывает об этом руководителю полетов через бортовую радиостанцию, отменяет команды автоматического контура и переходит к пилотированию самолета в ручном режиме управления.
Заключение
Задача обеспечения безопасности функционирования производственных систем имеет различные пути решения. Авторы статьи предложили свой вариант, основанный на усилении актив-
ных защитных свойств подвижной производственной системы с эргатическим элементом.
Техническим результатом рассмотренного алгоритма управления при возникновении особой ситуации является повышение уровня собственных защитных свойств производственной системы, выраженное в упреждении внезапной утраты человеком-оператором работоспособного состояния в момент разгерметизации путем дополнительного измерения скорости изменения давления воздуха в ГК, позволяющего выполнить определенный комплекс действий, исключающих потерю человеком-оператором работоспособности на начальном этапе развития особой ситуации. Предлагаемый комплекс действий заключается в защите лица человека-оператора от скоростного напора, осколков остекления фонаря и средств поражения противника путем автоматического опускания светофильтра защитного шлема в нижнее положение, в наличии процедуры перевода управления кондиционированием воздуха в режим максимальной подачи воздуха при аварийной разгерметизации для предупреждения резкого снижения абсолютного давления воздуха в герметической кабине и приближении его к заданному значению, в наличии процедуры автоматического снижения объекта на заданную безопасную высоту при взрывной разгерметизации для уменьшения времени воздействия низкого атмосферного давления на организм человека-оператора и предупреждения утраты им работоспособного состояния из-за развития гипоксии, а также в наличии процедуры автоматического определения располагаемой дальности
и времени полета в зависимости от остатка топлива с последующим автоматическим полетом на выбранный аэродром.
Литература
1. Макаров Н.Н. Системы обеспечения безопасности функционирования бортового эргатического комплекса: теория, проектирование, применение. М.: Машиностроение, 2009. 760 с.
2. Эргатические интегрированные комплексы летательных аппаратов: монография / под ред. М.М. Сильвест-рова. М.: ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», 2007. 512 с.
3. Попов Ю.В. Количественные показатели безопасности полётов // Проблемы безопасности полётов. 2015. № 2. С. 10-19.
4. Жмеренецкий В.Ф., Полулях К.Д., Акбашев О.Ф. Активное обеспечение безопасности полетов летательных аппаратов. Методология, модели, алгоритмы. М.: ЛЕ-НАНД, 2014. 320 с.
5. Проблемы обеспечения безопасности высотных полетов при разгерметизации кабины / М.В. Дворников, Ю.А. Кукушкин, В.Н. Чернуха, С.М. Кастерский, В.Г. Замятин, А.С. Куренков // Проблемы безопасности полётов. 2014. № 12. С. 36-42.
6. Бортовая активная система безопасности полетов ИКСЛ-2 / В.С. Воеводин, Е.Л. Дорофеев, А.В. Капустин, Ю.А. Янышев, М.В. Дворников, В.А. Сухолитко // Ме-хатроника. 2000. № 5. С. 19-21.
7. Илюшин Ю.С. Системы обеспечения жизнедеятельности и спасения экипажей летательных аппаратов: учебник. М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1985. 244 с.
8. Пат. 2017144366 Российская Федерация; МПК G05D1/00/. Способ устранения особой ситуации при разгерметизации кабины самолета / Полуэктов С.П., Копылов А.А., Себелев М.В., Лавров Д.Ю.; заявитель и патентообладатель ВУНЦ ВВС «ВВА»; заявл. 18.12.2017; опубл. 18.06.2019, Бюл. № 17. 4 с.: ил.
9. ГОСТ 22607-77. Системы кондиционирования воздуха самолетов и вертолетов. Термины и определения. Введ. 1978-07-01. М.: Изд-во стандартов, 1977. 8 с.
Информация об авторах
Полуэктов Сергей Павлович - канд. техн. наук, доцент, заместитель начальника кафедры, Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (394064, Россия, г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54 «А»), тел. 8-910-343-25-01, e-mail: [email protected]
Струков Владимир Сергеевич - канд. техн. наук, доцент кафедры, Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (394064, Россия, г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54 «А»), тел. 8-910-340-60-14, e-mail: [email protected]
Копылов Александр Александрович - преподаватель кафедры, Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (394064, Россия, г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54 «А»), тел. 8-980-348-56-23, e-mail: [email protected]
Себелев Максим Владимирович - курсант, Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (394064, Россия, г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54 «А»), тел. 8-952-108-31-03, e-mail: [email protected]
Бурковский Виктор Леонидович - д-р техн. наук, заведующий кафедрой, профессор, Воронежский государственный технический университет (394026, Россия, г. Воронеж, Московский проспект, 14), тел. 8-905-050-15-53
Поступила 31.10.2019; принята к публикации 10.12.2019
ALGORITHMIZATION OF MANAGEMENT OF ERGATIC ELEMENT OF PRODUCTION SYSTEM IN EXTREME CONDITIONS
S.P. Poluektov1, V.S. Strukov1, A.A. Kopylov1, M.V. Sebelev1, V.L. Burkovskiy2
1 Military Scientific Educational Center of Military-Air Forces "N.E. Zhukovsky and Ju.A. Gagarin
Military-Air Academy", Voronezh, Russia 2 Voronezh State Technical University, Voronezh, Russia
Abstract: the article substantiates the urgency of the problem of ensuring the safety of the functioning of production systems. One of the possible directions for solving this problem with respect to a movable production system with an ergatic element is presented. Prerequisites for enhancing the intrinsic protective properties of a production system with an ergatic element by equipping it with complex functioning safety systems that implement hazard control and ensure that basic functions are performed with a minimum probability of system death are argued. The reasons are given for developing a method for preventing sudden loss by a human operator of an efficient state when the system is operating in extreme conditions. Arguments are presented in favor of introducing an additional parameter into the state vector — the rate of change of air pressure in the pressurized cabin of the facility, which will allow to indirectly determine the type of depressurization at an early stage of the development of a special situation and form appropriate control parameters to prevent the transition of a special situation from emergency to catastrophic. An algorithm is presented for determining the moment of occurrence of a special situation in a production system with an ergatic element caused by emergency or explosive depressurization by additionally measuring the rate of change of air pressure in the hermetic cabin of the facility, as well as a set of actions that exclude the loss by the human operator of operability at the initial stage of development special situation
Key words: production system, ergatic element, human operator, hermetic cabin, depressurization, hypoxia, absolute air pressure, air pressure change rate
References
1. Makarov N.N. "Safety systems of onboard ergatic complex functioning: theory, design, application" ("Sistemy obespeche-niya bezopasnosti funktsionirovaniya bortovogo ergaticheskogo kompleksa: teoriya, proyektirovanie, primenenie"), Moscow, Mashi-nostroenie, 2009, 760 p.
2. Ed. Silvestrov M.M. "Ergonomics-integrated systems for aircraft: a monograph" ("Ergaticheskie integrirovannye kom-pleksy letatel'nykh apparatov: monografiya"), Moscow, Military Scientific Educational Center of Military-Air Forces "N.E.Zhukovsky and JU.A. Gagarin Military-Air Academy", 2007, 512 p.
3. Popov Yu.V. "Quantitative indicators of flight safety", Problems of Flight Safety (Problemy bezopasnosti polotov), 2015, no. 2, pp. 10-19.
4. Zhmerenetskiy V.F., Polulyakh K.D., Akbashev O.F. "Active safety of the aircraft. Methodology, models, algorithms" ("Aktivnoe obespechenie bezopasnosti poletov letatel'nykh apparatov. Metodologiya, modeli, algoritmy"), Moscow, LENAND, 2014, 320 p.
5. Dvornikov M.V., Kukushkin Yu.A., Chernukha V.N., Kasterskiy S.M., Zamyatin V.G., Kurenkov A.S. "Problems of safety of high-altitude flights at cabin depressurization", Problems of Flight Safety (Problemy bezopasnosti polotov), 2014, no. 12, pp. 36-42.
6. Voevodin V.S., Dorofeev E.L., Kapustin A.V., Yanyshev Yu.A., Dvornikov M.V., Sukholitko V.A. "Onboard active flight safety system IKSL-2", Mechatronics, 2000, no. 5, pp. 19-21.
7. Ilyushin Yu.S. "Life support systems and rescue crews of aircraft: textbook" ("Sistemy obespecheniya zhiznedeyatel'nosti i spaseniya ekipazhey letatel'nykh apparatov: uchebnik"), Moscow, prof. N.E. Zhukovsky VVIA, 1985, 244 p.
8. Poluektov S.P., Kopylov A.A., Sebelev M.V., Lavrov D.Yu. "Solution to the special case of depressurization of the cockpit" ("Sposob ustraneniya osoboy situatsii pri razgermetizatsii kabiny samoleta"), patent 2017144366 Russian Federation, IPC G05D1/00/, bull. no. 17, 4 p.
9. GOST 22607-77 "Air conditioning systems of airplanes and helicopters. Terms and definitions" ("Sistemy konditsion-irovaniya vozdukha samoletov i vertoletov. Terminy i opredeleniya. Vved."), no. 1978-07-01, Moscow, 1977, 8 p.
Submitted 31.10.2019; revised 10.12.2019
Information about the authors
Sergey P. Poluektov, Cand. Sc. (Technical), Associate Professor, Associate Professor, Military Scientific Educational Center of Military-Air Forces "N.E. Zhukovsky and Ju.A. Gagarin Military-Air Academy" (54 "A" Starykh Bol'shevikov str., Voronezh 394064, Russia), tel. 8-910-343-25-01, e-mail: [email protected]
Vladimir S. Strukov, Cand. Sc. (Technical), Associate Professor, Military Scientific Educational Center of Military-Air Forces "N.E. Zhukovsky and Ju.A. Gagarin Military-Air Academy" (54 "A" Starykh Bol'shevikov str., Voronezh 394064, Russia), tel. 8910-340-60-14, e-mail: vsst [email protected]
Aleksandr A. Kopylov, Lecturer, Military Scientific Educational Center of Military-Air Forces "N.E. Zhukovsky and Ju.A. Gagarin Military-Air Academy" (54 "A" Starykh Bol'shevikov str., Voronezh 394064, Russia), tel. 8-980-348-56-23, e-mail: [email protected]
Maksim V. Sebelev, Student, Military Scientific Educational Center of Military-Air Forces "N.E.Zhukovsky and JU.A. Gagarin Military-Air Academy" (54 "A" Starykh Bol'shevikov str., Voronezh 394064, Russia), tel. 8-952-108-31-03, e-mail: [email protected]
Viktor L. Burkovskiy, Dr. Sc. (Technical), Professor, Voronezh State Technical University (14 Moskovskiy prospekt, Voronezh, 394026, Russia), tel. 8-905-050-15-53
