CC BY
202
УДК 629.73.07
РАЗРАБОТКА ОБЩИХ ПРИНЦИПОВ ФОРМИРОВАНИЯ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭКОНОМИЧНОСТИ ПОЛЕТА ВС ГА ПУТЁМ ЭКОНОМИИ АВИАТОПЛИВА
Е. А. Степина, Е. А. Максименко Научный руководитель - Р. А. Акзигитов
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: pnk-sibsau@mail.ru
Рассмотрена необходимость оперативного мониторинга ВС по линиям спутниковой передачи данных и обеспечения достоверной передачи аэронавигационных данных с борта воздушного судна в центр УВД с целью внедрения новых технологий в соответствии с концепцией CNS/ATM.
Ключевые слова: авиация, спутниковая навигация, авиационное топливо.
ESTABLISHMENT OF COMMON PRINCIPLES OF FORMATION METHODS IMPROVE THE EFFICIENCY OF CIVIL AIRCRAFT FLIGHT FUEL SAVINGS
E. A. Stepina, E. A. Maksimenko Scientific supervisor - A. R. Akzigitov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: pnk-sibsau@mail.ru
The article discusses the need for operational monitoring of the sun along the lines of satellite data and to ensure reliable transmission of aeronautical data from the aircraft to the ATC center in order to introduce new technologies in accordance with the concept of CNS/ ATM.
Keywords: aviation, satellite navigation, aviation fuel.
Повышение эффективности авиаперевозок подразумевает собой экономию топлива на воздушном транспорте. Минимизация затраты топлива на перелёт воздушного судна из точки отправления в точку назначения непременно принесёт прибыль авиакомпаниям. Таким образом, возникает важная и актуальная научная проблема разработки методов снижения расхода топлива воздушного транспорта [1; 2].
Целью работы является анализ существующих методов экономии топлива и выведение нового пути для совершенствования этой системы.
В основе работы лежат различные методы и принципы, согласно которым количество топлива, потребляемого воздушными судами при выполнении полетов сводится к минимуму который не повлияет на безопасность полётов воздушных судов.
Одним из основных потребителей энергетических ресурсов является транспорт, поэтому задача их экономии - одна из наиболее важных. Особую значимость эта задача имеет для воздушного транспорта нашей страны (имеющего наиболее протяжённую сеть внутренних авиалиний), поскольку гражданская авиация является потребителем дефицитного авиационного топлива.
Полет вертолёта в отличие от самолёта связан с существенно большими затратами энергии не только на преодоление силы трения и воздушного сопротивления, но и на уравновешивание всей своей массы. Поэтому методы экономии топлива для самолёта и вертолёта будем рассматривать отдельно.
Рассмотрим методы экономии топлива на вертолёте.
Можно выделить три основных направления экономии авиатоплива: совершенствование подготовки и тренировки летного состава, а также предполетной и послеполетной подготовки, экономию авиатоплива в полете.
Секция «Техническая эксплуатация электросистем и авионики»
Наиболее перспективным является метод экономии топлива с помощью определения оптимального крейсерского режима полёта. Метод включает операции набора высоты, горизонтального полета, моторного планирования с установкой оборотов несущего винта, соответствующих этим операциям, при этом набор высоты и моторное планирование выполняют на скоростях, близких к крейсерским.
В ходе работы было предложено несколько способов улучшения этого метода экономии топлива [3]:
1. Способ пилотирования вертолетов, включающий операции набора высоты, горизонтального полета, моторного планирования с установкой оборотов несущего винта, соответствующих этим операциям, отличающийся тем, что набор высоты и моторное планирование выполняют на скоростях, близких к крейсерским.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для операций пилотажа устанавливают частоту вращения несущего винта, меньшую номинального значения на 2-3 %.
3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что для одновинтовых аппаратов полет выполняют с креном в сторону, противоположную тяге рулевого винта, при этом величину крена контролируют по указателю скольжения на приборной доске летчика.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что крен в полете обеспечивают разворотом на требуемый угол указателя скольжения, при этом пилотирование осуществляют при расположении шарика указателя скольжения в середине шкалы.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что для вертолета Ми-8 и его модификаций величина крейсерской скорости на высотах полета до 1 км соответствует диапазону 210-230 км/ч, частота вращения несущего винта 92-93 % по указателю тахометра, а угол крена 1,5°, при этом смещение шарика указателя скольжения соответствует 1/3 его ширины.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что частоту вращения несущего винта изменяют переключателем настройки оборота винта системы управления двигателем.
На самолёте основными методами экономии топлива являются (см. таблицу):
1) Уменьшение веса воздушных судов;
2) Повышение экономии топлива в полёте с помощью оптимизации балансировки самолётов.
Деятельность по уменьшению веса воздушных судов можно осуществлять по двум основным
направлениям: уменьшение сухого эксплуатационного веса и уменьшение количества топлива, перевозимого на борту воздушного судна. Необоснованная перевозка излишнего веса приведет к увеличению количества топлива, потребляемого в полете. Как правило, масса излишне потребленного топлива, обусловленная дополнительным весом, перевозимым на борту воздушного судна, составляет порядка 2,5-4,5 % от дополнительного веса на час полета, что также зависит от характеристик конкретного воздушного судна.
В целом изготовители воздушных судов и поставщики комплектующих изделий предпринимают активные усилия по уменьшению веса новых воздушных судов за счет широкого использования более легких материалов (например, композитных) и менее сложных агрегатов. Но в ходе работы были предложены несколько новых примеров потенциальных возможностей уменьшения эксплуатационного веса воздушного судна. Следует отметить, что не все возможности можно реализовать на всех типах и модификациях воздушных судов или при производстве всех полетов.
Таблица 1
Предлагаемые способы экономии топлива
Уменьшение количества бортового запаса питьевой воды Запас питьевой воды можно оптимизировать с учетом потребностей каждого рейса
Использование пластмассовых бутылок для напитков вместо стеклянных Перевозка напитков в пластмассовых, а не в стеклянных бутылках, обеспечивает экономию веса в 0,5 кг на бутылку
Уменьшение количества перевозимых товаров беспошлинной торговли Можно рассмотреть соображения коммерческого характера. Использование более легкой посуды. Металлические столовые приборы можно заменить более легкими пластмассовыми приборами
Использование облегченного аварийно-спасательного оборудования Можно использовать более легкие типы такого оборудования, как надувные спасательные плоты и жилеты
Использование более легких пассажирских кресел В настоящее время имеются облегченные высокопрочные кресла повышенного комфорта, в которых используются легкие композиционные материалы
Демонтаж второго генератора ВСУ на соответствующих типах воздушных судов Если второй генератор ВСУ не требуется, то его демонтаж может обеспечить экономию веса в 45 кг
Установка углеродных тормозов На узкофюзеляжном ВС средних размеров, например на Боинг-737-800, может быть достигнута экономия веса порядка 300 кг
Наряду с передовыми методами экономии топлива на самолёте, оптимизация балансировки состоит из ряда небольших исследований.
Рассмотрим первое исследование, оно заключается в том, что имеется две системы координат ОХУ которая действует на самолет без горизонтального оперения (б.г.о.) и ОамХат7ат для горизонтального оперения (г.о.). Берут ось ОХ, которая направлена против вектора скорости набегающего на самолет воздуха и противоположную ОамХат направленную против вектора скорости местного скошенного потока в районе горизонтального оперения, а далее выбирают оптимальное положение воздушного судна и наименьший коэффициент лобового сопротивления при котором расход топлива будет меньше.
Таким образом, в данной работе в полной мере раскрыты основные действующие принципы экономии топлива и на реальном примере демонстрирует их. Были рассмотрены два вида воздушных судов: самолёт и вертолёт.
Проведенные в работе исследования и полученные результаты позволяют повысить экономичность полётов ВС ГА путем применения усовершенствования методов теоретических и летных исследований.
Библиографические ссылки
1. Концепция и системы СК8/ЛТМ в гражданской авиации / В. В. Бочкарев, В. Ф. Кравцов, Г. А. Крыжановский и др. / под ред. Г. А. Крыжановского. М. : ИКЦ «Академкнига», 2003. 415 с.
2. Пятко С. Г. Методы повышения точности прогнозирования траекторий : дис. канд. техн. наук: 05.22.13. / Академия ГА. Л., 1985. 256 с.
3. Неделько С. Н. Разработка методов повышения надежности управления воздушным движением при отказах наземных радиотехнических средств : дис. канд. наук: 05.22.13 / Академия ГА. Л., 1986. 256 с.
© Степина Е. А., Максименко Е. А., 2015
