Владимир Живетин - Методы и средства обеспечения безопасности полета

• Название: Методы и средства обеспечения безопасности полета
• Автор: Владимир Живетин
• Жанр: Математика
• Год: 2010
• ISBN: 978-5-98664-055-6, 978-5-903140-39-8

В данной работе разработан метод расчета систем предупреждения и ограничения критических режимов полета самолета и вертолета. Метод доведен до инженерных методик, программ расчета на ЭВМ с конкретными примерами. Рассмотрены полет на малой высоте, полет по эшелонам и полет в условиях достижения критических параметров траектории полета.

---

2) функционирование авиации должно быть безопасным в целом, для биосферы, и в частности, для тех, кто ее использует, так например, вероятность катастрофы для самолета не должна превышать 10–8.

Невыполнение указанных требований приводит к соответствующим неучтенным или сверхнормативным потерям, которые включают, в частности, потери финансовых средств, направленных на создание новой техники.

Процессу создания и эксплуатации самолета сопутствуют следующие потери:

R1 – от поломки или разрушения самолета;

R2 – эксплуатационные, из-за несовершенства организации работ по подготовке к эксплуатации;

R3 – на этапе научно-исследовательских работ;

R4 – на этапе опытно-конструкторских работ.

Таким образом, потери R = (R1, R2, R3, R4) при создании и эксплуатации представляют собой векторную величину, включающую в себя четыре компоненты, каждая из которых также является векторной величиной.

Потери Ri связаны с жизненным циклом, который включает в себя следующие этапы (рис. 1.11): научно-исследовательский, опытно-конструкторский, серийное производство, эксплуатационный. Согласно схеме на рис. 1.11, инициатором создания того или иного проекта является инвестор-1, на средства которого в объеме (Z1 + Z2) организуются научно-исследовательские работы (НИР), опытно-конструкторские работы (ОКР), производство. Реализовав объект на рынке-2 по цене Z3, он должен получить прибыль П1 = [Z3 – (Z1 + Z2)] > 0.

Рис. 1.11

Инвестор-2, купив объект по цене Z4, организует его эксплуатацию, представив его на рынок-3 (услуг) для потребителя услуг (10). В процессе эксплуатации ивестор-2 от потребителя получает Z5 – стоимость услуг. При известных эксплуатационных расходах, ресурсе объекта инвестор-2 имеет возможность определить прибыль.

Перечень расходов, сопутствующих жизненному циклу, включает в себя: 1) создание самолета, в том числе научно-исследовательские работы, проектирование, производство и испытание опытных образцов; 2) серийное производство; 3) эксплуатационные расходы, в том числе организацию управления воздушным движением, аэродромное и техническое обслуживания. Все эти расходы должны окупаться за счет коммерческих перевозок за период эксплуатации, в качестве которого может выступать ресурс работы планера самолета. При этом Z5 есть функция таких факторов, как стоимость тонны километра перевозимого груза, которая изменяется случайным образом во времени; количество километров, налетанных самолетом и прочее.

Потери инвестора представляют собой превышение расходов над доходами за месяц, год или за весь период эксплуатации данного самолета или всех самолетов данной серии. Каждый из этапов жизненного цикла характеризуется определенными потерями, которые представляют собой этапный риск (рис. 1.12). Потери на каждом из этапов работ зависят от величин погрешностей δiR , допущенных при проведении работ, а также от совокупности средств Аi , с использованием которых проводились работы. В итоге получаем суммарные потери Δ4R, которые можно представить в виде

Δ4R = ψ(δ1R, δ2R, δ3R, A1, A2, A3),

где ψ – оператор преобразования.

Рис. 1.12

В заключение отметим суть проблемы рисков и безопасности полета. Задача исследователя – изучить истоки рисков и средств обеспечения безопасности. В историческом плане эта проблема эволюционировала от простого к сложному. Выделим ряд этапов эволюции.

Этап 1. Создание модели самолета и выбор таких конструктивных параметров, при которых его полет возможен.

Этап 2. Выбор параметров системы «самолет – пилот».

Этап 3. Выбор параметров и свойств системы «самолет – пилот – пилотажно-навигационное оборудование».

Этап 4. Выбор параметров и свойств системы «самолет – пилот – пилотажно-навигационное оборудование – СПКР (система предупреждения критических режимов)».

Этап 5. Выбор параметров и свойств системы «самолет – пилот – пилотажно-навигационное оборудование – СПКР – СОПР (система оптимизации режима пилотирования)».

Каждому этапу соответствовал свой уровень решения проблем: регулярность, безопасность, экономичность.

На этапе 1 решалась проблема безопасности. На этапе 2 решалась проблема безопасности и частично регулярности. На этапе 3 – задача безопасности, регулярности и частично экономичности. На этапе 4 резко увеличен показатель безопасности путем введения СПКР, а на этапе 5 резко увеличился показатель экономичности путем введения СОПР.

1.3. Математическая модель оценки эффективности функционирования микроавиационной системы

Уточним понятие микроавиационной системы, которую мы в дальнейшем, при экономическом анализе, будем именовать микроэкономической системой.

Самолет как физический объект начинает функционировать с того момента, когда он становится элементом макроэкономической системы, т. е. представляет собой микроэкономическую авиационную систему. Далее мы будем ее называть технико-экономической системой в силу свойств ее подсистем или просто системой.

Наша задача – разработать теоретические основы функционально-экономического анализа системы, включающей: самолет и техническо-организационные структуры, обеспечивающие реализацию услуг пассажирам (касса, система посадки и т. д.) и организацию полета (в том числе экипаж, аэродромное техническое обслуживание и т. д.).

В своей совокупности это есть система, которой присущи техническое обеспечение и экономическое обеспечение, включающее организацию финансовых потоков от пассажиров и оплату работы всех систем, обслуживающих полет самолета.

1.3.1. Требования к математической модели

Рассмотрим условие стабильности и эффективности функционирования такой микроэкономической системы как самолет.

Самолету как микроэкономической системе свойственно создавать несколько моделей финансовых потоков (переменных во времени).

I. Затратная модель финансовых потоков включает следующие затратные модели:

– НИР и ОКР создания новой модели самолета или модификации старой модели;

– производства;

– эксплуатации.

II. Модель поступления финансовых потоков в процессе эксплуатации, необходимая для анализа окупаемости, компенсации затратных финансовых потоков.

При этом модель финансовых потоков микроавиационной системы, представляющей самолет как экономический объект (рис. 1.13), включает два потока:

δе – расходные потоки финансовых средств;

δп – приходные потоки финансовых средств.

Вложение финансовых средств δn(t), например, от инвестора происходит в момент времени t0, равное стоимости самолета Dg(t0). Будем полагать в общем случае, что готовый самолет у инвестора эксплуатирующая организация забирает в «кредит». Это означает, что организация обязуется средства инвестора в размере Dg(t0) стоимости самолета возвратить с процентами в течение времени [t0,T].

При этом эксплуатирующая организация не выкупает, а берет самолет в лизинг (кредит) под проценты, которые она выплачивает инвестору. Обозначим эти проценты Пg(t).

Рис. 1.13

Кроме того, эксплуатирующая организация планирует получать на свое развитие соответствующие проценты. Обозначим эти проценты П1.

Таким образом, социальная система [16] в лице пассажира оплачивает за полет сумму, которая включает:

– проценты по депозиту;

– проценты по кредиту;

– расходы по эксплуатации.

В итоге самолет как экономическая система, управляемая эксплуатационной организацией, создает финансовые потоки D как функции времени. Эти потоки зависят как от свойств самолета, так и эксплуатирующей организации. Поэтому в математической модели их необходимо рассматривать совместно во взаимном влиянии.

В дальнейшем будем различать самолет как физическую систему и самолет как микроэкономическую систему, включающую экипаж и другие организационно-управляющие системы.

Одним из условий выживаемости в процессе эксплуатации самолета является постоянная приспосабливаемость к непрерывным изменениям внешних условий функционирования. При построении математической модели будем иметь в виду следующее: