Владимир Живетин - Технический риск (элементы анализа по этапам жизненного цикла ЛА)

Такую задачу можно решить при наличии достаточно строгих математических моделей всей совокупности процессов, используемых при создании ЛА от начала его проектирования до достижения цели, например, максимальной (оптимальной) дальности полета. В случае отсутствия для какого-то этапа создания ЛА строгих математических моделей процессов необходимо иметь результаты экспериментальных (стендовых, трубных) исследований для ввода эмпирических соотношений в математические модели.

Для каждой функциональной системы разрабатываются необходимые математические модели, с помощью которых анализируется технический риск. Некоторые из рассмотренных систем были разработаны и внедрены с участием автора работы.

В монографии в большом объеме представлены материалы летных испытаний лопасти несущего винта вертолета Ми-8, связанные с измерением перепада давления в фиксированных точках z i – расстояние по размаху, x j – расстояние от носка профиля сечения лопасти. Представленные материалы получены в процессе апробации в натурных условиях систем измерения тяги несущего винта, осевой и продольной скоростей полета вертолета. Указанные материалы уникальны не только своим объемом, но и широтой охвата режимов, на которых они получены.

Приводится анализ и сравнение эксперимента с теорией. Этот материал использован автором монографии для построения таких систем контроля параметров вертолета, как вес G, тяга несущего винта Т, скорости V x, V z.

Проиллюстрируем технический риск, возникающий на этапе научно-исследовательских работ, на примере проекта «Икс Уинг». В 1975 г. управление авиационной техники и аппаратов на воздушной подушке (США) предложило проект скоростного винтокрылого аппарата «Икс Уинг» с останавливающимся несущим винтом и управляемой циркуляцией. Этот аппарат должен взлетать вертикально, как обычный вертолет, и по мере увеличения скорости горизонтального полета число оборотов несущего винта с управляющей циркуляцией должно было постепенно снижаться, а винт при V x= 1010 км/ часостанавливаться, образуя Х – крыло с обратной стреловидностью.

Руководство и финансирование программой осуществляло управление перспективных исследований министерства обороны США. Проведенные фирмой «Локхид» с 1977 по 1982 г. работы воодушевили руководство NAСA. В результате был финансирован ряд других работ, в частности для воздушных мишеней; противолодочного винтокрылого аппарата.

Однако в 1988 г. в печати было отмечено недостаточно быстрое продвижение проекта «Икс Уинг», и по этой причине он был исключен из числа серьезных конкурентов в программе LHX. В результате проект был переведен в разряд НИР, и основной целью стало изучение аэродинамических характеристик несущей системы.

Затраченные на данную НИР финансы можно отнести к разряду потерь, если не полностью, то частично, т. е. имеет место риск инвестора, в данном случае управления перспективных исследований министерства обороны США.

Работа полезна инвесторам, конструкторам, а также студентам различных специальностей, изучающим проблемы инвестирования и инвестиционных рисков.

Во многих динамических системах человек-оператор был и остается основным звеном в системе контроля и управления. В наибольшей степени это касается таких систем, как «самолет – летчик». Задача оператора-летчика состоит в построении цели и выборе средств ее достижения путем преодоления внешних возмущений. При этом роль человека (летчика) состоит в адекватном отображении полетной ситуации с помощью систем отображения информации, формирования концептуальной модели режима полета, которая создается в его сознании путем анализа информационных потоков и знания моделей реакции ЛА на его управляющие воздействия [8].

На процесс управления, формируемый оператором, сказывается так называемый человеческий фактор, включающий в себя психические, умственные, физиологические, биомеханические, антропометрические и другие свойства человека. Под влиянием различных, в том числе человеческих, факторов могут возникать полетные режимы: штатный, особый, аварийный, критический. Штатный режим возникает, когда параметры x iуправляемой динамической системы, подлежащие контролю и управлению, находятся в заданной или расчетной области, которую называют допустимой. Множество всех значений x 1из этой области обозначают Ω доп. Все остальные ситуации характеризуются выходом параметров x lиз области Ω допи называются особыми, в частности, аварийными или критическими. Возникновение последних приводит к летным происшествиям, в результате которых происходит полное или частичное разрушение ЛА с возможной гибелью пассажиров или членов экипажа.

Отметим, что в словаре Вебстера слово «риск» определяется как «опасность, возможность убытка или ущерба». В этом смысле особые ситуации, возникающие при полете ЛА, сопряжены с риском.

По оценкам специалистов особые ситуации в процессе эксплуатации ЛА на 20 % обусловлены техническими, а на 80 % – человеческими факторами [8]. Эти обстоятельства приводят к мысли о необходимости устранения человеческого фактора из контроля и управления ЛА. Однако устранить этот фактор невозможно, так как все технические системы любого уровня созданы человеком, и человеческий фактор всегда будет присутствовать в любой технической системе либо на уровне программ управления, либо на уровне технико-технологического совершенства.

Создавая автоматы, позволяющие исключить человека из контура контроля и управления ЛА, мы заменяем одни потери на другие, одни ошибки – другими, и величина потерь должна быть оценена по частоте их возникновения путем сравнения с выигрышем, выгодой. Таким образом, возникает оптимальная задача распределения функций контроля и управления между летчиком и автоматом, решение которой обеспечит максимальные выгоды.

Полет ЛА осуществляется, как правило, с помощью двух информационно-аналитических центров: ИАЦ-1 и ИАЦ-2. Информационно-аналитический центр человека (ИАЦ-1) рассмотрен в работе [8], где указаны следующие ему присущие ограничения: по объему оперативной и долговременной памяти; по скорости обработки информации; по точности обработки информации; по наличию зоны нечувствительности.

Под ИАЦ-2 будем понимать совокупность технических систем, подсистем, блоков, элементов, осуществляющих сбор и обработку информации с целью формирования управлений для достижения целей функционирования ЛА. До недавнего времени бортовое оборудование в авиации, как правило, не включало информационно-аналитический центр (ИАЦ-2).