«Цифра» минус керосин: как испытывают российские лайнеры - «Новости Дня»

Новые самолеты, вертолеты или двигатели могут проводить годы в небе, прежде чем новый заказчик – государственный или коммерческий – получит заказанную им технику, готовую к эксплуатации и с подтвержденными характеристиками. ОАК и партнеры начинают совместный проект оптимизации испытаний, цель которого – сократить сроки, стоимость и повысить надежность как самой машины, так и отдельных систем. При въезде на проходную Летно-исследовательского института им. М. М. Громова (ЛИИ им. М. М. Громова) нам повезло. В небе стоял гул: один из новых истребителей ОАК выполнял обязательную программу испытаний. Но один из встречающих сотрудников института охлаждает наш пыл. Подъем в воздух современного российского самолета обходится в миллион рублей и больше. Нормативная база требует, чтобы подобных полетов, по крайней мере в боевой авиации, набралось не менее пяти тысяч. Новые подходы к испытаниям Испытания современного боевого самолета поколений 4 или 5 могут длиться от 5 до 10 лет. По продолжительности этот период вполне сопоставим с другими начальными этапами жизненного цикла, например, проектированием или подготовкой производства на заводе. Причем продолжительность испытаний по мере увеличения сложности авиационных комплексов и отдельных систем растет. Если при испытаниях самолетов третьего или четвертого поколений укладывались в 500–1 000 полетов, то современные самолеты (например, пятого поколения) должны совершить до 5 000 вылетов на полигонах, прежде чем изделие примут на вооружение. Еще бы – в небе приходится проверять до 20 000 различных требований. «Современные технологии, а также комплексный подход к испытаниям позволит сократить сроки, а также улучшить качество и безопасность», – уверен Евгений Пушкарский, генеральный директор ЛИИ им. М. М. Громова. Зимой этого года институт вместе с ОАК и Министерством промышленности и торговли Российской Федерации начали новый проект цифровых испытаний. Не только в полете живут самолеты Сегодня в России функционирует один из самых мощных исследовательских центров. Аэродром ЛИИ им. М. М. Громова в Жуковском располагает второй по длине взлетно-посадочной полосой в мире длиной 5,4 км. В свое время здесь отрабатывали даже автоматическую посадку прототипа космического корабля многоразового использования «Буран». В небе над Жуковским слышен гул новых самолетов, вертолетов, а также летающих лабораторий, где отрабатываются отдельные системы воздушных судов или их двигатели. «Если посмотреть на общую картину испытаний боевого самолета, то самая большая их часть – примерно 40 % – приходится на бортовое оборудование. Чуть меньше трети – на оценку аэродинамических характеристик, еще около 15 % полетов выполняется для отладки режимов боевого применения, полетов в группе. Оценки систем управления, силовой установки, радиозаметности колеблются в пределах порядка 10 % от общего объема летных испытаний», – говорит Евгений Пушкарский. Сегодня ОАК (здесь работа сконцентрирована в ЛИИ им. М. М. Громова, а также в службе генерального конструктора корпорации Сергея Короткова), Минпромторг России, Минобороны России – в первую очередь 929-й Государственный летно-испытательный центр Министерства обороны им. В. П. Чкалова (ГЛИЦ) – начинают большой проект, направленный на оптимизацию натурных испытаний. Евгений Пушкарский делится задачами проекта. Снижение времени и затрат на проведение летных испытаний летательных аппаратов и их бортового оборудования может быть достигнуто различными способами. Сегодня обсуждается использование таких методов испытаний систем самолетов, как моделирование и сквозная зачетность результатов испытаний, благодаря чему можно почти вдвое сократить количество полетов для отладки систем вооружений, почти на четверть – для оценки аэродинамических характеристик. При этом должны быть использованы возможности новейших «суперкомпьютеров», учитываться результаты предыдущих этапов испытаний с исключением дублирования испытательных полетов во время последующих. В России уже имеется огромный опыт, полученный при испытаниях спроектированных «в цифре» гражданских SSJ-100 и МС-21. Одним из возможных путей снижения затрат на испытания является комплексирование полетных заданий. В одном полете может оцениваться сразу несколько режимов полета бортовых систем. Длительность испытательного полета при необходимости увеличивается с часа-полутора до 3–4 часов. В последние несколько лет в ЛИИ им. М. М. Громова начато масштабное обновление экспериментально-испытательной базы, основная цель которого – приведение ее характеристик и возможностей в соответствие с требованиями к исследованиям и испытаниям всех перспективных образцов авиационной техники. Совершенствуются средства и методы летных испытаний. В институте разработан и внедрен в практику летных испытаний комплекс бортовых траекторных измерений (КБТИ). Комплекс существенно упростил получение действительных значений траекторных параметров летательных аппаратов, процедуру синхронизации бортовых измерений с траекторными параметрами. На основе данных дифференциального режима работы аппаратуры спутниковой навигации (СНС) удается получить координаты летательного аппарата от взлета до посадки с погрешностью, не превосходящей 0,7 м. Данные дифференциального режима СНС формируются сразу после полета. Для их получения в районе проведения летных испытаний устанавливается наземная базовая контрольно-корректирующая станция (БКС), на которой накапливается информация приемника СНС, аналогичного приемнику СНС в бортовом блоке КБТИ. В ЛИИ им. М. М. Громова на базе автомобиля создана также мобильная БКС, которая используется при проведении летных испытаний на удаленных от аэродрома института полигонах. Синхронизацию бортовых измерений и траекторных параметров удается осуществлять с погрешностью порядка 1 мс благодаря тому, что в блоке КБТИ одновременно регистрируется выходная информация бортовых испытываемых систем и встроенного в него приемника СНС. Различные информационные потоки оказываются привязанными к шкале времени по Гринвичу. Применение КБТИ изменило технологию летных испытаний бортового оборудования. Благодаря разработанному в ЛИИ им. М. М. Громова специализированному программному обеспечению, экспресс-анализ материалов летных испытаний проводится через 1–2 часа после полета, а полная обработка данных, анализ и получение результатов занимают 1–2 дня. База, но не только летная! «Но основной залог успешности испытаний кроется все-таки в совершенствовании нормативной базы. Сегодня уже имеется опыт успешного проведения цифровых испытаний, формируется партнерство военных и гражданских испытательных организаций и сертифицирующих органов при оптимизации комплексной программы испытаний, ведутся работы по гармонизации общих технических требований ВВС и авиационных правил, чтобы сократить затраты на разработку и испытания авиационной техники, в том числе двойного назначения», – говорит Константин Костромин, заместитель директора департамента управления разработкой ОАК. Пока предстоит решить несколько крупных задач. Расчетное подтверждение технических характеристик как на ранних стадиях проектирования изделий, так и в ходе эксплуатации, а также представление результатов моделирования в качестве доказательной документации при государственных испытаниях. Зимой этого года ОАК и Минпромторг России создали рабочую группу, которая занимается унификацией нормативной базы системы испытаний. Среди ключевых предложений – расчетное подтверждение заданных характеристик не только на этапе испытаний, но и на этапе создания летательных аппаратов, прогнозирование и мониторинг электронно-технических характеристик по состоянию. Зимой эта тема получила одобрение Совет по авиастроению при Военно-промышленной комиссии при Правительстве Российской Федерации. Многое зависит уже не только от технической и аэродромной базы, но и от организации процесса испытаний. Модель на миллион Между тем в ЛИИ им. М. М. Громова уже успешно используют целый ряд математических методов наряду с натурными испытаниями. Например, при посадке гражданского самолета в автоматическом режиме по категории IIIB ICAO (International Civil Aviation Organization – международная организация гражданской авиации) на целый ряд параметров – тормозной путь после касания взлетно-посадочной полосы (ВПП), отклонение от оси ВПП, вертикальная скорость при касании и др. – накладываются определенные ограничения. Выход хотя бы за одно из ограничений должен происходить с вероятностью не выше 10-6. Для подтверждения выполнимости данного требования статистическими методами требуется более двух миллионов реализаций. Набрать такой объем статистического материала в летных испытаниях не представляется возможным. «На помощь приходит математическое моделирование», – рассказывает Игорь Копылов, заместитель начальника отделения 9 ЛИИ им. М. М. Громова. Ученые разрабатывают математическую модель испытываемого самолета, используя данные «продувок» в Центральном аэрогидродинамическом институте им. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ им. Н. Е. Жуковского), данные от конструкторов и испытателей. В модели учитываются принятые соотношения автоматического управления. Перед моделированием каждой посадки случайным образом выбираются значения 30 параметров, определяющих условия, при которых будет происходить моделируемая посадка. Время, затрачиваемое компьютером на получение одной реализации, – порядка 1 с. Набор необходимого количества реализаций посадки требует около месяца непрерывной работы программы. Окончательный вывод о соответствии автоматической посадки заданным требованиям формируется после анализа инженерами-исследователями реализаций, в которых хотя бы один из контролируемых параметров приблизился к наложенному на него ограничению. Методика оценки получила одобрение Авиационного регистра Межгосударственного авиационного комитета. Моделирование автоматической посадки применяли при испытаниях SSJ-100, Ан-148 и Ил-96-300.