НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ...

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ИНСТИТУТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ _______________________________________________________________________

НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ ГА

SCIENTIFIC BULLETIN OF THE STATE SCIENTIFIC RESEARCH

INSTITUTE OF CIVIL AVIATION (GosNII GA)

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ (№ 335)

№ 24

Москва 2018

ББК 39.5

Н34

Научный вестник ГосНИИ ГА

№ 24 (335)

Научный вестник ГосНИИ ГА включен в Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук, сформированный в соответствии с приказом Минобрнауки России от 25 июля 2014 г. № 793. ------------------------------------------------------------------------- Scientific Bulletin of The State Scientific Research Institute of Civil Aviation is included in the List of peer-reviewed scientific publications, which should be published basic scientific results of dissertations for the degree of Candidate of Sciences, for the degree of Doctor of Sciences, formed in accordance with the order of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation of 25 July 2014 no. 793.

Учредитель. Издатель. Редакция:

Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации

125438, Москва, ул. Михалковская, д. 67, корп. 1

Founder, Publisher, Editоrial board: Federal State Unitary Enterprise The State Scientific Research Institute of Civil Aviation

Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation

Подписной индекс в Объединенном Каталоге «Пресса России» 70663 © ФГУП Государственный НИИ гражданской авиации, 2018

Редакционная коллегия Главный редактор - В.С. Шапкин, лауреат премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники, заслуженный работник транспорта РФ, д-р техн. наук, профессор (ФГУП ГосНИИ ГА) Зам. главного редактора - С.С. Демин, д-р экон. наук (ФГУП ГосНИИ ГА) Ответственный секретарь - А.И. Плешаков, канд. техн. наук (ФГУП ГосНИИ ГА)

Члены редакционной коллегии

Е.С. Вайцехович, канд. техн. наук (ОАО «Минский завод гражданской авиации № 407», Минск, Беларусь); С.А. Грачев, канд. техн. наук (ФГУП ГосНИИ ГА, Москва, Российская Федерация); М.С. Громов, канд. техн. наук (ФГУП ГосНИИ ГА, Москва, Российская Федерация); С.В. Далецкий, заслуженный работник транспорта РФ, д-р техн. наук, профессор (ФГУП ГосНИИ ГА, Москва, Российская Федерация); Б.В. Зубков, д-р техн. наук, профессор (МГТУ ГА, Москва, Российская Федерация); Фам Вьет Зунг, канд. техн. наук (Департамент аэронавигации Министерства транспорта Вьетнама, Ханой, Вьетнам); В.Б. Козловский, д-р техн. наук, профессор (ОАО «НПК ПАНХ», Краснодар, Российская Федерация); Е.А. Куклев, заслуженный работник высшей школы, д-р техн. наук, профессор (СПбГУ ГА, Санкт-Петербург, Российская Федерация); В.Я. Кушельман, д-р техн. наук (филиал «НИИ Аэронавигации» ФГУП ГосНИИ ГА, Москва, Российская Федерация); Г.Е. Масленникова, д-р техн. наук (ФГУП ГосНИИ ГА, Москва, Российская Федерация); В.В. Никонов, д-р техн. наук, профессор (ООО «Сафит», Московская обл., Российская Федерация); Ю.В. Попов, д-р техн. наук (ФГУП ГосНИИ ГА, Москва, Российская Федерация); Н.Н. Сиротин, заслуженный деятель науки РФ, д-р техн. наук, профессор (ФГУП ГосНИИ ГА, Москва, Российская Федерация); А.М. Сорокин, д-р техн. наук (ООО “AVIATEST”, Рига, Латвия); О.Ю. Страдомский, заслуженный работник транспорта, канд.техн. наук (ФГУП ГосНИИ ГА, Москва, Российская Федерация). тел./факс: 8 (495) 956 49 63 (*1018) e-mail: [email protected] Плата за публикацию в Научном вестнике ГосНИИ ГА с аспирантов и студентов не взимается

mailto:[email protected]

Editorial Board

Chief editor - Shapkin V.S., Winner of the Russian Federation Government Award for Science and Technology, Honoured Transport Worker, Dr. Sci. (Eng.), Professor, GosNII GA, Moscow, Russian Federation Deputy chief editor - Demin S.S., Dr. Econ. Sci., GosNII GA, Moscow, Russian Federation Responsible secretary - Pleshakov A.I., Cand. Sci. (Eng.), GosNII GA, Moscow, Russian Federation

The members of the Editorial Board Vaitsehovich E.S., Cand. Sci. (Eng.), "Minsk Plant of Civil Aviation No. 407", Minsk, Belarus Grachev S.A., Cand. Sci. (Eng.), GosNII GA, Moscow, Russian Federation Gromov M.S., Cand. Sci. (Eng.), GosNII GA, Moscow, Russian Federation Daletskiy S.V., Dr. Sci. (Eng.), Professor, GosNII GA, Moscow, Russian Federation Dung Pham Viet, Cand.Sci. (Eng.), Department of Air Navigation of the Ministry of Transport of Vietnam, Hanoi, Vietnam Zubkov B.V., Dr. Sci. (Eng.), Professor, MSTU CA, Moscow, Russian Federation Kozlovskiy V.B., Dr. Sci. (Eng.), Professor, JSC "PANH Helicopters", Krasnodar, Russian Federation Kuklev E.A., Dr. Sci. (Eng.), Professor, Saint-Petersburg State University CA, Saint-Petersburg, Russian Federation Kushelman V.Ya., Dr. Sci. (Eng.), Branch “R&D Institute of Air Navigation” of GosNII GA, Moscow, Russian Federation Maslennikova G.E., Dr. Sci. (Eng.), GosNII GA, Moscow, Russian Federation Nikonov V.V., Dr. Sci. (Eng.), Professor, SAFIT JSC, Moscow region, Russian Federation Popov Yu.V., Dr. Sci. (Eng.), GosNII GA, Moscow, Russian Federation Sirotin N.N., Dr. Sci. (Eng.), Professor, GosNII GA, Moscow, Russian Federation Sorokin A.M., Dr. Sci. (Eng.), “AVIATEST” Ltd., Riga, Latvia Stradomskiy O.Yu., Cand. Sci. (Eng.), GosNII GA, Moscow, Russian Federation tel./fax: 8 (495) 956 49 63 (*1018) e-mail: [email protected]

Postgraduates and students are not charged for the publication of articles in the Scientific Bulletin of The State Scientific Research Institute of Civil Aviation

Federal State Unitary Enterprise The State Scientific Research Institute of Civil Aviation Legal and postal address: Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation


НАУЧНЫЙ ВЕСТНИКГОСУДАРСТВЕННОГО НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО

ИНСТИТУТА ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

№ 24 (335) 2018

СОДЕРЖАНИЕ

Эксплуатация воздушного транспорта

Разиньков Ф.Ф. Анализ влияния продолжительности эксплуатации на количество поврежденных коррозией шпангоутов и фитингов шпангоутов центральной части фюзеляжа вертолетов типа Ми-8 ……………………………………………………….……...Субботина Т.В., Борисова Л.П., Говорков Н.А., Устинов В.Ю. Особенности

9

18

27

39

55

66

74

85

сертификации светосигнального оборудования………………………………………………Фридлянд А.А., Гязова М.М., Карапетян А.Г. Оптимизация основных требований технического задания и проектно-эксплуатационных характеристик воздушного судна на основе концепции стоимости жизненного цикла…………………………………………….Джамай Е.В., Сазонов А.А, Демин С.С. Оценка экономического механизма и специфики управления интеллектуальным капиталом высокотехнологичных предприятий авиационной промышленности в условиях новой экономики…….….……..Демин С.С., Ермаков А.А. Механизм оценки экономической целесообразностивнедрения информационных систем на высокотехнологичных предприятияхавиастроения …………………………………………………………..………………………...

Безопасность в чрезвычайных ситуацияхна воздушном транспорте

Филиппов В.Л., Овченков Н.И. Некоторые проблемы автоматизации процедур управления авиационной безопасностью аэропорта……………………………….………....Даниленко Н.В., Киренчев А.Г. Влияние внешних факторов на особенности технической эксплуатации ГТД на аэродроме………………………………………………...Мусин С.М., Калий В.А. Электромагнитная совместимость системы электроснабжения самолета Ил-114-300………………………………………………............................................

Навигация и управление воздушным движением

Лукоянов В.А., Погребнов С.Н., Новоженов Е.В., Арндт А.А., Масленникова Г.Е. Функциональные дополнения глобальной навигационной спутниковой системы

94

106

117

космического базирования (SBAS)……………………………………………..………………..

Завалишин О.И., Лукоянов В.А., Иваненко С.В., Ещенко А.А., Губенко С.В.Навигационная структура, основанная на характеристиках PBN……………………………..Лукоянов В.А., Губерман И.Б., Арндт А.А., Иваненко С.В., Борсоева В.В. Оценка безопасности полетов при переходе на автоматическое зависимое наблюдение (АЗН)……..

SCIENTIFIC BULLETIN OF THE STATE SCIENTIFIC RESEARCH INSTITUTE OF CIVIL AVIATION

No. 24 (335) 2018

СONTENTS

Operation of air transport

Razinkov F.F. Analysis of the effect of service time on the number of corroded frames and fittings frames the central part of the fuselage of helicopters Mi-8…………………………. Subbotina T.V., Borisova L.P., Govorkov N.A., Ustinov V.Yu. Features of certification of lighting equipment…………………………………………………………………………Fridlyand А.А., Gyazova M.M., Karapetyan A.G. Optimization of the basic requirements of the technical assignment and design-operational characteristics of the aircraft based on the concept of the value of the life cycle …………………………………Dzhamay E.V., Sazonov A.A , Demin S.S. Assessment of the economic mechanism and specifics of intellectual capital management of high-tech enterprises of the aviation industry in the new economy ………………………………………………………………...Demin S.S., Ermakov A.A. Mechanism for assessing the economic feasibility of

9

18

27

39

55

66

74

85

introduction of information systems in the high-tech aerospace enterprises…………………..

Safety in emergency situations in air transport

Filippov V.L., Ovchenkov N.I. Some problems of automation management procedure aviation security airport…………………………………………………………...………….Danilenko N.V., Kirenchev A.G. Influence of external factors on the special feature of technical operation of GTE on the airfield……………………………...……………………

Musin S.M., Kaliy V.A. Electromagnetic compatibility of system of an electrical supply of the plane Il-114-300……………………………………………………………………..……

Navigation and air traffic control

Lukoyanov V.A., Pogrebnov S.N., Novozhenov E.V., Arndt A.A., Maslennikova G.E.Functional additions of Global Navigation Satellite System of space basing (SBAS)...………..

Zavalishin O.I., Lukoyanov V.A., Ivanenko S.V., Eshchenko A.A., Gubenko S.V. Navigation structure of performance based navigation (PBN) ………………………………….Lukoyanov V.A., Guberman I.B., Arndt A.A., Ivanenko S.V., Borsoyeva V.V. Assessment

106

94

117of safety of flights upon transition to Automatic Dependent Surveillance (ADS)………………....

2018 НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ ГА № 24

УДК 629.735.45

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА

КОЛИЧЕСТВО ПОВРЕЖДЕННЫХ КОРРОЗИЕЙ ШПАНГОУТОВ И

ФИТИНГОВ ШПАНГОУТОВ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ ФЮЗЕЛЯЖА

ВЕРТОЛЕТОВ ТИПА Ми-8

Ф.Ф. РАЗИНЬКОВ

Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации,

г. Москва, Российская Федерация

Аннотация. В работе приведены результаты анализа распределения количества поврежденных

коррозией шпангоутов и фитингов шпангоутов фюзеляжей вертолетов типа Ми-8 по их центральной

части (между шпангоутами № 1 и № 13 и стрингерами № 23 по левому и правому бортам).

Проанализировано влияние изменения сроков службы с даты изготовления и после последнего ремонта

на изменение количества поврежденных коррозией шпангоутов и фитингов шпангоутов исследуемой

зоны фюзеляжа. В результате проведенного анализа установлено, что наибольшее количество

коррозионных повреждений приходится на шпангоут № 13 и его фитинги. Зоной под грузовым полом,

шпангоуты и фитинги которой наиболее подвержены коррозионному повреждению, является зона

между шпангоутами № 2 и № 7. Установлено, что с увеличением срока службы с даты изготовления

уменьшается срок службы между ремонтами, при котором в рассматриваемой зоне фюзеляжа

достигается наибольшее количество поврежденных коррозией шпангоутов и их фитингов.

Ключевые слова: Ми-8, фюзеляж, шпангоут, фитинг, коррозия, срок службы, дата изготовления,

после последнего ремонта, эксплуатация

ANALYSIS OF THE EFFECT OF SERVICE TIME ON THE NUMBER OF

CORRODED FRAMES AND FITTINGS FRAMES THE CENTRAL PART OF

THE FUSELAGE OF HELICOPTERS Mi-8

F.F. RAZINKOV

The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Moscow, Russian Federation

Abstract. The paper presents the results of the analysis of the distribution of the corroded frames and

fittings frames of the fuselage of Mi-8 at their central part (between the frames No. 1 and No. 13 and stringers

No. 23 on the left and right sides). Analyzed the impact of changes in the terms of service from the date of

manufacture and after the last repair on the change in the number of corroded frames and fittings frames of the

examined area of the fuselage. The analysis found that the largest number of corrosion damages falls on the

bulkhead No. 13 and its fittings. Area under the cargo floor, frames and fittings which are most susceptible to

corrosion damage, is the area between frames No. 2 and No. 7. Installed that increased the service life from date

of manufacture reduced service life between overhauls, which gives the greatest number of corroded frames and

their fittings in the area of the fuselage.

Keywords: Mi-8, fuselage, bulkhead, fitting, corrosion, service life, production date, after the last repair,

exploitation

Введение

Для всех современных самолетов отечественного производства определены зоны

конструкции, наиболее повреждаемые коррозией в процессе эксплуатации, разработаны

10 Ф.Ф. Разиньков

технологические указания по предотвращению и устранению коррозии [1,2]. На основании

результатов анализа видов коррозии, выявляемых в различных отсеках самолетов, а также

расчетов параметров, характеризующих выявленные коррозионные поражения, проведены

исследования влияния коррозии на статическую прочность и усталостную долговечность

элементов конструкции самолетов [3 - 6].

Устранение коррозионных повреждений элементов конструкции фюзеляжа вертолета,

особенно второго уровня (требующих замены детали), увеличивает объем и трудоемкость

технического обслуживания и капитального ремонта. Особенно актуальной проблема

предотвращения и устранения коррозии становится на вертолетах так называемого

«стареющего» парка, к которому относятся вертолеты типа Ми-8. Так, коррозионные

повреждения и разрушения болтовых соединений потолочной и бортовой панелей к силовым

шпангоутам № 7 и 10 центральной части фюзеляжа (ЦЧФ), в которых ранее неоднократно

выявлялись трещины усталостного характера, послужили причиной тщательного исследования

этой зоны ЦЧФ вертолетов Ми-8 всех типов [7 - 8]. В работе [9] проведена оценка параметров

коррозионных повреждений, выявленных на основных элементах конструкции ЦЧФ вертолетов

Ми-8, что позволит оценить влияние коррозии на статическую прочность и усталостную

долговечность этих элементов конструкции.

Однако до настоящего времени для вертолетов Ми-8 не был проведен анализ влияния

срока эксплуатации, как с даты изготовления (СДИ), так и после последнего ремонта (ППР) на

количество поврежденных элементов конструкции ЦЧФ, а также не проанализировано

распределение поврежденных коррозией второго уровня шпангоутов и их фитингов по зонам

ЦЧФ вертолетов типа Ми-8

Цели и результаты

С целью определения зон фюзеляжей вертолетов, наиболее повреждаемых коррозией в

процессе эксплуатации, проведен анализ коррозионного состояния элементов конструкции

ЦЧФ вертолетов типа Ми-8, прошедших оценку технического состояния в течение 2011 – 2016

годов [10].

На основании анализа определены зоны фюзеляжей вертолетов, наиболее подверженные

коррозии, а также установлено влияние срока службы как СДИ, так и ППР на изменение

количества поврежденных коррозией второго уровня элементов конструкции ЦЧФ вертолетов.

Распределение общего количества поврежденных коррозией шпангоутов и фитингов

шпангоутов (далее – фитингов) ЦЧФ. Результаты анализа приведены на рис. 1.

Наиболее часто по причине коррозии второго уровня отбраковывались шпангоуты № 13 –

всего за анализируемый период зарегистрировано 186 поврежденных шпангоутов. Количество

поврежденных коррозией шпангоутов № 1-12 ЦЧФ составляет 253. Среди шпангоутов № 1-12 ЦЧФ

наиболее часто повреждались коррозией шпангоуты № 2 – 49 деталей и № 7 – 47 деталей.

Между этими двумя шпангоутами расположена зона ЦЧФ, шпангоуты в которой наиболее

подвержены коррозионным повреждениям. Меньше всего повреждаются коррозией шпангоуты

№ 8 – 9.

Среди фитингов наиболее часто коррозией повреждались фитинги шпангоута № 13 – 73

детали, значительно реже - присоединительные фитинги шпангоутов № 2 (установленные в

зоне левого и правого стрингеров № 28) – 32 детали. В задней части ЦЧФ было выявлено 14

поврежденных коррозией фитингов шпангоутов № 11 и шесть – шпангоутов № 10.

На рис. 2 представлена гистограмма распределения количества поврежденных коррозией

второго типа шпангоутов и фитингов ЦЧФ вертолетов типа Ми-8 по интервалам срока службы

СДИ. Силовые элементы ЦЧФ вертолетов типа Ми-8 удовлетворительно противостоят

коррозии в течение 20 лет с даты изготовления.

Анализ влияния продолжительности эксплуатации на количество поврежденных коррозией

шпангоутов и фитингов шпангоутов центральной части фюзеляжа вертолетов типа Ми-8 11

5153

42

20

1

64

34

4

43

19

1

15

6

55

16

87

45

18

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

11-15 16-20 21-25 26-30 31-35 36-40 41-45лет

кол

ичеств

о ш

панго

уто

в, ф

ити

нго

в

шпангоуты № 13

шпангоуты № 1-12фитинги

Рис. 1. Схема ЦЧФ между шпангоутами № 1-13 и распределение количества

поврежденных коррозией шпангоутов и фитингов шпангоутов по ЦЧФ вертолетов Ми-8

Рис. 2. Гистограммы распределения количества поврежденных коррозией

шпангоутов и фитингов ЦЧФ вертолетов по интервалам сроков службы СДИ

В течение первых 11-15 лет эксплуатации обнаружены лишь единичные случаи

коррозионного повреждения шпангоутов, в первую очередь – шпангоутов № 13. Поврежденных


коррозией фитингов шпангоутов не зарегистрировано; единичные коррозионные повреждения

фитингов выявлены при сроке службы 16-20 лет.

При достижении вертолетами срока службы 21-25 лет происходит увеличение в 3-4 раза

количества поврежденных коррозией шпангоутов ЦЧФ и их фитингов по сравнению с

предыдущим интервалом срока службы. В дальнейшем, при достижении срока службы 26-

30 лет наблюдается увеличение в 1,5-2,5 раза количества поврежденных коррозией шпангоутов

№ 1-12 и фитингов, заметного увеличения количества поврежденных коррозией шпангоутов

№ 13 по сравнению с предыдущим интервалом срока службы не наблюдается.

На рис. 3 приведены распределения по интервалам срока службы СДИ количества

эксплуатирующихся в настоящее время вертолетов типа Ми-8 и накопленного суммарного

количества поврежденных шпангоутов и фитингов ЦЧФ.

Рис. 3. Гистограммы распределений суммарного накопленного количества поврежденных коррозией

шпангоутов и фитингов ЦЧФ и количества эксплуатирующихся вертолетов по интервалам сроков

службы СДИ

Гистограмма и аппроксимирующая кривая изменения количества накопленных

поврежденных коррозией шпангоутов и фитингов ЦЧФ, приходящихся на один

эксплуатировавшийся в определенный интервал срока службы вертолет типа Ми-8, приведены

на рис. 4. В интервале сроков службы 20-35 лет зависимость увеличения количества

поврежденных коррозией элементов конструкции ЦЧФ вертолетов типа Ми-8 от срока службы

близка к линейной. В интервале сроков службы 35-40 лет количество поврежденных коррозией

шпангоутов и фитингов ЦЧФ, приходящихся на один вертолет, заметно увеличивается.

Влияние изменения срока службы вертолета после последнего ремонта на количество

поврежденных коррозией шпангоутов и фитингов ЦЧФ. С целью установления зависимости

между количеством поврежденных коррозией шпангоутов и фитингов ЦЧФ и сроками службы

ППР был проведен анализ изменения количества дефектных деталей с изменением срока

службы СДИ в каждом интервале сроков службы ППР. На рис. 5 представлены результаты

анализа применительно к поврежденным коррозией шпангоутам № 13 ЦЧФ.



Рис. 4. Гистограмма и аппроксимирующая кривая изменения накопленного количества поврежденных

коррозией шпангоутов и фитингов ЦЧФ, приходящихся на один вертолет типа Ми-8,

с увеличением срока службы СДИ

Рис. 5. Гистограммы распределения количества поврежденных коррозией шпангоутов № 13 ЦЧФ

вертолетов по интервалам сроков службы ППР

В интервалах срока службы СДИ 11-15 лет и 16-20 лет максимум количества

поврежденных шпангоутов приходится на интервал срока службы ППР 6-8 лет, для интервалов

сроков службы СДИ 21-25, 26-30 и 31-35 лет – на интервал сроков службы ППР 3-5 лет. Таким


образом, для шпангоутов № 13 ЦЧФ существует зависимость – чем больше срок службы

вертолета СДИ, тем при меньшем сроке службы ППР достигается максимальное количество

поврежденных коррозией шпангоутов.

Рис. 6. Гистограммы распределения количества поврежденных коррозией шпангоутов

№ 1-12 ЦЧФ вертолетов по интервалам сроков службы ППР

Рис. 7. Гистограммы распределения количества поврежденных коррозией фитингов шпангоутов ЦЧФ

вертолетов по интервалам сроков службы ППР



Приведенные на рис. 6 гистограммы для шпангоутов № 1-12 ЦЧФ имеют практически

такой же характер: с увеличением срока службы СДИ вертолета максимум количества

поврежденных шпангоутов достигается при меньших сроках службы ППР.

Аналогичный характер распределения количества поврежденных коррозией фитингов

шпангоутов можно наблюдать на гистограммах, приведенных на рис. 7.

Для всех рассмотренных групп конструктивных элементов ЦЧФ справедлива

закономерность, выявленная для шпангоутов № 13, – наибольшее количество поврежденных

коррозией шпангоутов и фитингов ЦЧФ для вертолетов, эксплуатирующихся в течение

11-20 лет, приходится на интервал срока службы ППР 6-8 лет, для эксплуатирующихся

в течение срока службы 21-35 лет – на интервал сроков службы ППР 3-5 лет.

Выводы

Анализ влияния изменения сроков службы с даты изготовления и после последнего

ремонта на количество поврежденных коррозией шпангоутов и фитингов шпангоутов ЦЧФ

вертолетов типа Ми-8 позволил установить следующее:

– применяемые материалы и система защиты от коррозии элементов конструкции

вертолетов позволяют эксплуатировать их в ожидаемых условиях эксплуатации в течение не

менее двадцати лет без образования коррозионных повреждений второго уровня при

сохранении существующей системы поддержания летной годности;

– увеличение в 3-4 раза количества поврежденных коррозией второго уровня шпангоутов

и фитингов шпангоутов ЦЧФ происходит в интервале срока службы 21-25 лет, что является,

очевидно, предельным сроком действия применяемой при производстве системы защиты от

коррозии этих элементов конструкции фюзеляжа;

– в настоящее время максимальное среднее накопленное количество поврежденных

коррозией второго уровня шпангоутов и фитингов ЦЧФ, выявляемых на единичном экземпляре

вертолета, приходится на вертолеты типа Ми-8, эксплуатирующиеся в интервале сроков

службы 36-40 лет;

– увеличение срока службы вертолетов с даты изготовления приводит к уменьшению

срока службы после последнего ремонта, при котором наблюдается максимальное количество

поврежденных коррозией второго уровня шпангоутов и фитингов шпангоутов ЦЧФ.

ЛИТЕРАТУРА

1. Лапаев А.В., Шапкин В.С., Волчек В.А. Исследование коррозионных поражений элементов

авиационных конструкций самолетов Ту-154, Ил-86 // Научный вестник МГТУ ГА. 2006. № 100. С. 25 - 29.

2. Бутушин С.В., Ковалевский С.А., Шапкин В.С. Анализ коррозионных повреждений силовой

конструкции планера самолетов типа Ан-24// Научный вестник МГТУ ГА. 2008. № 130. С. 41 - 46.

3. Акопян К.Э., Лапаев А.В., Шапкин В.С. Исследование усталостной долговечности фрагмента

конструкции фюзеляжа самолета типа Ту-154 с коррозионным повреждением // Научный вестник МГТУ

ГА. 2010. № 153. С. 37 - 43.

4. Байков В.М., Лапаев А.В., Шапкин В.С. Исследование характеристик усталостной

долговечности и трещиностойкости при коррозионном поражении алюминиевого сплава 1163,

применяемого в конструкциях современных самолетов // Научный вестник МГТУ ГА. 2011. № 163. С.

110 – 116.

5. Лапаев А.В., Шапкин В.С. К вопросу оценки влияния коррозионных поражений планера на

летную годность воздушных судов по условиям усталостной прочности // Научный вестник ГосНИИ

ГА. 2014. № 4. С. 17 - 21.

6. Акопян К.Э., Лапаев А.В., Шапкин В.С. и др. Экспериментальная оценка влияния технологии

восстановления материала конструкционных алюминиевых сплавов при коррозионном поражении на

статическую прочность для решения задач по поддержанию летной годности воздушных судов //

Научный вестник ГосНИИ ГА. 2015. № 8. С. 7-15.


7. Заключение № 132/102-Ми-8/16 по результатам исследования болтового соединения крепления

потолочной панели к шпангоуту № 7 центральной части фюзеляжа вертолета Ми-8П

RA-25962 / НЦ ПЛГ ВС ГосНИИ ГА. 2016.

8. Потапенко Ю.А., Разиньков Ф.Ф., Трофимов Г.М. Анализ результатов исследования

поврежденного коррозией болтового соединения потолочной панели и шпангоутов № 7 и 10

центральной части фюзеляжа вертолета Ми-8 // Научный вестник ГосНИИ ГА. 2018. № 21. С. 21-30.

9. Акопян К.Э., Разиньков Ф.Ф. Количественная оценка параметров коррозионных повреждений,

выявляемых на элементах конструкции центральной части фюзеляжа вертолетов Ми-8 // Научный

вестник ГосНИИ ГА. 2018. № 21. С. 61-69.

10. Анализ коррозионного состояния вертолетов Ми-8 гражданской авиации Российской

Федерации // Отчет НЦ ПЛГ ВС ГосНИИ ГА № 132/238-Ми-8-НСС, МРСС / 17. 2017. 169 с.

REFERENCES

1. Lapaev A. V., Shapkin V. S., Volchek V. A. Investigation of corrosion damage of elements of

the airframe of the Tu-154, Il-86. Nauchnyj vestnik MGTU GA=Scientific Bulletin of MSTU GA, 2006,

no.100, pp. 25 - 29. (In Russian)

2. Butushin S. V., Kovalevskiy S. A., Shapkin V. S. The analysis of corrosion damages of the

power of the airframe of the aircraft type An-24. Nauchnyj vestnik MGTU GA=Scientific Bulletin of

MSTU GA, 2008, no.130, pp.41-46. (In Russian)

3. Akopyan K. E., Lapaev A. V., Shapkin V. S. Investigation of the fatigue life of a fragment of the

fuselage of the aircraft Tu-154 with corrosion damage. Nauchnyj vestnik MGTU GA =Scientific Bulletin

of MSTUCA, 2010, no.153, pp. 37 - 43. (In Russian)

4. Baykov V. M., Lapaev A.V., Shapkin V. S. Investigation of the characteristics of fatigue life and

fracture toughness of the aluminum alloy 1163, used in the construction of modern aircraft. Nauchnyj

vestnik MGTU GA =Scientific Bulletin of MSTU GA. 2011, no.163. pp. 110 – 116. (In Russian)

5. Lapaev A. V., Shapkin V. S. To the question of assessing the impact of corrosion damage of the

airframe on the airworthiness of aircraft on the conditions of fatigue strength. Nauchnyj vestnik GosNII

GA= Scientific Bulletin of the State Scientific Research Institute of Civil Aviation, 2014, no.4, pp. 17 - 21.

(In Russian)

6. Akopyan K. E., Lapaev A. V., Shapkin V. S., et al. Experimental evaluation of the effect of the

technology of the repair material structural aluminum alloys in corrosion loss in static strength to meet the

challenges of maintaining the airworthiness of aircraft. Nauchnyj vestnik GosNII GA= Scientific Bulletin

of the State Scientific Research Institute of Civil Aviation, 2015, no.8, pp. 7-15. (In Russian)

7. Conclusion No. 132/102-Mi-8/16 on the results of a study of bolt fastening the ceiling panel to

the frame № 7 of the Central part of the fuselage of the helicopter Mi -8 RA-25962. NTS PLG VS GosNII

GA = State Scientific Research Institute of Civil Aviation, 2016. (In Russian)

8. Potapenko Yu. A., Razinkov F. F., Trofimov G. M. Analysis of the research results corroded

bolted connection of the ceiling panels and frames No. 7 and 10 the Central part of the fuselage of the

helicopter Mi-8. Nauchnyj vestnik GosNII GA= Scientific Bulletin of the State Scientific Research

Institute of Civil Aviation, 2018, no.21, pp. 21-30. (In Russian)

9. Akopyan K. E., Razinkov F. F. Quantitative estimation of parameters of corrosion damage

detectable elements of the structure Central part of the fuselage of Mi-8. Nauchnyj vestnik GosNII GA=

Scientific Bulletin of the State Scientific Research Institute of Civil Aviation, 2018, no.21, pp. 61-69. (In

Russian)

10. Analysis of the corrosion state of helicopters Mi-8 civil aviation of the Russian Federation.

Report NC PLG VS GosNII GA= State Scientific Research Institute of Civil Aviation № 132/238-Mi-8-

NSS, MRSS / 17, 2017, 169 p. (In Russian)



СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ

Разиньков Федор Федорович, кандидат технических наук, доцент, заместитель

начальника отдела, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской

авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, д. 67, корпус 1,

г. Москва, Российская Федерация, 125438; e- mail: [email protected].

АBOUT THE AUTHOR

Razinkov Fedor F., Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Deputy head of

Department, The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the

Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation;

e-mail: [email protected].

2018 НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ ГА № 24 УДК 656.71.057

ОСОБЕННОСТИ СЕРТИФИКАЦИИ СВЕТОСИГНАЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Т.В. СУББОТИНА, Л.П. БОРИСОВА, Н.А. ГОВОРКОВ, В.Ю. УСТИНОВ



Аннотация. В работе дан анализ важности светосигнального оборудования в обеспечении

безопасности полетов, приведены результаты деятельности Сертификационного центра «Объекты гражданской авиации» ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации при сертификации типовой конструкции светосигнального оборудования. Затронуты проблемы, возникающие у заявителей при прохождении сертификации, связанные с недостаточным количеством испытательных лабораторий, способных проверить все сертификационные требования, предъявляемые к светосигнальному оборудованию. Даны примеры несоответствия требований Авиационных правил. Часть 170 «Сертификация оборудования аэродромов и воздушных трасс. Том II» и требований ИКАО «Приложение 14 к Конвенции о международной гражданской авиации. Аэродромы. Том 1. Проектирование и эксплуатация аэродромов». Затронута тема необходимости разработки сертификационных требований с учетом мировых тенденций в разработке светосигнального оборудования. Поставлены вопросы об актуализации Авиационных правил. Часть 170 «Сертификация оборудования аэродромов и воздушных трасс. Том II. Сертификационные требования к оборудованию аэродромов и воздушных трасс» с учетом Стандартов и Рекомендуемой практики ИКАО, даны предложения по более плотному обмену информацией между производителями светосигнального оборудования, монтажными организациями, эксплуатантами, научными организациями и авиационной администрацией Российской Федерации.

Ключевые слова: светосигнальное оборудование, сертификация, сертификационные

требования, нормативная база, авиационные правила, финансирование науки

FEATURES OF CERTIFICATION OF LIGHTING EQUIPMENT

T.V. SUBBOTINA, L.P. BORISOVA, N.A. GOVORKOV, V.Yu. USTINOV


Abstract. The analysis of the importance of lighting equipment in ensuring flight safety is given, the results of the Certification Center`s activities of civil aviation facilities of The State Scientific Research Institute of Civil Aviation for certification of standard design of lighting equipment are presented. The problems encountered by applicants during certification associated with an insufficient number of testing laboratories that can check all certification requirements for lighting equipment. Examples are given of non-compliance with the requirements of aviation regulations, part 170, Certification of aerodrome equipment and airways, volume 2, and ICAO requirements, Appendix 14 to the Convention on International Civil Aviation, Airfield, volume 1. Aerodrome design and operation. Touched upon the need to develop certification requirements in the light of global trends in the development of lighting equipment. Questions were raised on the updating of aviation regulations, part 2.Certification of aerodrome equipment and airways, v. 2. Certification requirements for aerodrome equipment and airways, taking into account the standards and recommended practices of ICAO, offers for a tighter exchange of information between manufacturers of lighting equipment, installation organizations, operations, scientific organizations and the aviation administration of the Russian Federation.

Особенности сертификации светосигнального оборудования 19

Keywords: lighting equipment, certification, certification requirements, regulatory framework,

aviation rules, science financing

Введение Начало развития авиационной светотехники в нашей стране можно отнести к 20-м

годам прошлого века, когда были сформулированы требования к обеспечению безопасности ночных полетов. Теоретические вопросы, связанные с разработкой светотехнического оборудования того времени, были решены в период 1934–1939гг. В результате присоединения СССР в 1970 году к Чикагской конвенции 1944 года и вхождения в состав ИКАО, были приняты международные нормы обеспечения безопасности воздушного движения, в том числе и в районе аэродромов.

В основе обеспечения безопасности взлета и посадки воздушных судов лежит концепция, которая основывается на физиологических и психологических особенностях восприятия окружающей обстановки пилотами ВС. Известно, что 90% информации из окружающей среды человек получает посредством зрения. Заход на посадку и посадка являются сложнейшими этапами полета, а уверенно и безопасно выполнить данные процедуры пилот сможет лишь в случае хорошей видимости наземных ориентиров. При хорошей видимости наблюдение с воздушного судна поверхности аэродрома и наземных ориентиров на нем не представляет трудности. Однако, при полетах в сложных метеоусловиях как днем, так и ночью визуальное наблюдение наземных ориентиров становится невозможным. В этих условиях пилот не в состоянии визуально определить высоту, на которой находится воздушное судно и его положение относительно ВПП, поэтому безопасная посадка в условиях плохой видимости без применения светосигнального оборудования затруднена.

Огни приближения, огни взлетно-посадочной полосы, а также огни системы визуальной индикации глиссады в этом случае являются наземными ориентирами, увидев которые многие пилоты при заходе на посадку, независимо от наличия на воздушных судах автоматики управления, переходят к пилотированию по правилам визуальных полетов.

Рулежное светосигнальное оборудование (боковые огни РД, огни линий «стоп» и осевые огни РД, знаки) обеспечивает надежное ведение воздушных судов по рабочей площади аэродрома, особенно при высокой плотности движения и в сложных метеоусловиях.

Поэтому роль светосигнального оборудования в обеспечении безопасности конечного этапа захода на посадку воздушных судов, взлета и посадки ночью и днем в сложных метеоусловиях, а также при рулении воздушных судов по аэродрому днем и ночью трудно переоценить.

Для однозначного трактования экипажу ВС аэродромной ситуации при взлете, посадке, рулении огни должны иметь необходимые световые характеристики и цветность и быть установлены в определенной последовательности. Кроме того должно быть предусмотрено оборудование для их электропитания и управления системой огней.

Таким образом, система светосигнального оборудования аэродрома представляет собой совокупность светосигнальных приборов (огней и знаков), размещенных на аэродроме по определенной схеме, оборудования электропитания, системы дистанционного управления и контроля, предназначенных для обеспечения взлета, захода на посадку, посадки и руления воздушных судов в различных метеоусловиях.

Эксплуатационные требования к системам светосигнального оборудования меняются в зависимости от класса аэродрома, от типа используемых воздушных судов, метеорологических условий, типа радионавигационных средств обеспечения заходов на посадку, а также от наличия посадочной информации по радиосвязи.

20 Т.В. Субботина, Л.П. Борисова, Н.А. Говорков, В.Ю. Устинов

Критерием выбора светосигнального оборудования являются условия, в которых, как ожидается, будут проводиться полеты. В зависимости от условий будут использоваться системы светосигнального оборудования разного состава, включающие светосигнальные приборы с разными характеристиками, размещенные по разным схемам.

Каждый отдельный элемент такой системы (тип оборудования) в соответствии со статьей 8 Воздушного Кодекса РФ подлежит сертификации.

Сертификация светосигнального оборудования Сертификация или одобрение типа светосигнального оборудования с выдачей

соответствующего сертификационного документа разработчику или изготовителю оборудования в настоящее время является национальной практикой всех развитых авиационных стран и стран-поставщиков оборудования на международный рынок.

В России также необходимым условием для допуска нового светосигнального оборудования к эксплуатации на аэродромах является наличие на данный тип оборудования Сертификата, выданного органом по сертификации.

На протяжении длительного времени, вплоть до 2015 года, сертификацией светосигнального оборудования, применяемого в гражданской авиации, занимался Межгосударственный авиационный комитет (МАК). В соответствии с постановлением Правительства от 28.11.2015 №1283 эти функции были переданы Федеральному агентству воздушного транспорта (Росавиация). В период 2015-2017 гг. работы по сертификации светосигнального оборудования не проводились ввиду отсутствия регламентирующих документов. Только 30.08.2017 г. заместителем руководителя Росавиации были утверждены «Методические рекомендации проведения сертификации светосигнального оборудования, устанавливаемого на сертифицированных аэродромах, предназначенных для взлёта, посадки, руления и стоянки гражданских воздушных судов» (далее - Методические рекомендации)[1].

С сентября 2017 г. Сертификационный центр «Объекты гражданской авиации», созданный при ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, провел ряд работ по сертификации светосигнального оборудования, в том числе:

- светосигнального оборудования ООО «ХЭХУА-РУС» (Китай). На сертификацию были представлены надземные и углубленные огни различных назначений с галогенными и светодиодными источниками света, аэродромные знаки, ветроуказатель, электрическое оборудование (распределительный щит, тиристорные и транзисторные регуляторы яркости, изолирующие трансформаторы, высоковольтные и низковольтные разъемы), система дистанционного управления, система полампового управления и контроля, система импульсных огней;

- углубленных огней с галогенными источниками света компании OCEM - ENERGY TECHNOLOGY (Италия);

- надземных и углубленных огней и аэродромных знаков со светодиодными источниками света АО «ГОКБ «Прожектор»;

- высоковольтных и низковольтных кабелей для аэродромного светосигнального оборудования АО «Людиновокабель».

В настоящее время ведутся работы по сертификации оборудования ряда отечественных и зарубежных производителей.

Проводимые работы по сертификации светосигнального оборудования выявили ряд проблем.

Прежде всего, это касается испытательных лабораторий. Сертификационные испытания в соответствии с Методическими рекомендациями, необходимо проводить в лабораториях, аккредитованных Росавиацией. В настоящее время количество аккредитованных лабораторий недостаточно. При этом каждая из этих лабораторий может выполнять лишь некоторую часть испытаний. Нет ни одной лаборатории, способной

Особенности сертификации светосигнального оборудования 21 выполнить необходимые испытания в полном объеме, а это приводит к тому, что процедура сертификации затягивается из-за необходимости поиска свободной на данный момент аккредитованной лаборатории по нужному виду испытаний.

Проведение сертификационных испытаний для иностранных заявителей является еще большей проблемой, этот вопрос никак не отражен в Методических рекомендациях.

Сертификационные требования, которыми руководствуются при проведении сертификации, изложены в Авиационных правилах. Часть 170 «Сертификация оборудования аэродромов и воздушных трасс. Том II. Сертификационные требования к оборудованию аэродромов и воздушных трасс», введенных в действие приказом Министерства транспорта Российской Федерации от 25.01.2016 № 12 (далее по тексту – АП-170, том II).

Этот документ был разработан МАК на основе обобщения отечественной и зарубежной практики сертификации аэродромов и их оборудования с учетом стандартов и рекомендаций ИКАО.

Стандарты и Рекомендуемая практика по аэродромам были впервые приняты Советом ИКАО 29 мая 1951 года в соответствии с положениями статьи 37 Конвенции о международной гражданской авиации (Чикаго, 1944 год) в виде документа- «Приложение 14 к Конвенции о международной гражданской авиации. Аэродромы. Том I Проектирование и эксплуатация аэродромов» (далее по тексту - Приложение 14 том I). Эти Стандарты и Рекомендуемая практика основаны на предложениях третьего и четвертого специализированных совещаний по аэродромам, авиатрассам и наземным средствам, проведенных соответственно в сентябре 1947 года и в ноябре 1949 года. По мере развития и совершенствования аэродромного оборудования Приложение 14 том I пересматривалось и переиздавалось. С момента принятия тома I Приложения 14 в него было внесено 11 поправок.

Авиационные правила АП-170, том II впервые были введены в действие в июне 1997 года, пересматривались и переиздавались дважды с внесением в них изменений и дополнений, учитывающих уровень развития аэродромного оборудования и международные нормы обеспечения безопасности воздушного движения. Последнее изменение документа было проведено в марте 2013 года.

В связи с быстрым развитием научных и технических потенциалов в области светотехники, корректировка нормативной документации должна производиться намного чаще, чем это происходит сейчас.

Как показали результаты проведенных работ по сертификации светосигнального оборудования аэродромов, действующий документ требует существенного пересмотра, так как ряд имеющихся в нем требований устарел, требования к ряду оборудования отсутствуют. Кроме того, по некоторым типам оборудования требования, приведенные в АП-170, том II и документе ИКАО - Приложении 14, том I отличаются друг от друга.

Рассмотрим на ряде примеров вопросы, требующие своего развития в дальнейшем. Для производства огней, мачт (опор), применяемых для установки светосигнального

оборудования, используют новые материалы на основе композитов. Этому способствует то, что композиты отличаются длительным сроком службы, коррозионной стойкостью, радиопрозрачностью, весовым совершенством.

Как известно, мачты в обязательном порядке должны удовлетворять следующим общим (сертификационным) требованиям [2-5].

Требования по атмосферному воздействию: мачты должны быть гарантированно работоспособны в диапазоне температур от -50 °C до +50 °C; влажности -98% при +25°C и устойчивы к воде, снегу, инею и соляному туману; солнечной радиации и динамической пыли.

Требования по прочности: мачты не должны разрушаться при синусоидальной вибрации с частотами 10…80 Гц при ускорении 4g, а также при ветровой нагрузке 50 м/c (180 км/ч).


Требования по деформациям: при ветровой нагрузке 25 м/c (90км/ч) световой пучок огня отклоняется не более, чем на ±2° в вертикальной плоскости, и ±5° - в горизонтальной плоскости.

Требования по ломкости: мачта разрушается от удара с силой 3000 кг со стороны летящего со скоростью 140 км/ч самолета, или самолета, движущегося по земле со скоростью 50 км/час.

Требования по радиопрозрачности: мачты не должны влиять на работу радиотехнического оборудования.

Требования по юстированию: мачты выравниваются по высоте и допускают изменение угла наклона по вертикали.

Анализ этих требований позволяет заключить, что применяемые до сих пор на аэродромах стальные мачты не соответствуют ряду требований АП-170, прежде всего по ломкости и обеспечению отсутствия влияния на работу радиотехнического оборудования. В этом плане наиболее перспективными становятся конструкции мачт из современных композиционных материалов (КМ), армированных высокопрочным стекловолокном. Эти материалы обеспечат радиопрозрачность и электроизоляцию мачты, отсутствие электромагнитных помех вблизи ВВП, рулежных дорожек и перрона [6]. Использование композиционных материалов в конструкции таких опор позволяет существенно снизить их вес при повышении уровня защиты от электромагнитных помех; увеличить коррозионостойкость конструкций и, следовательно, затраты на эксплуатацию (отсутствует необходимость ежегодно удалять выступающую ржавчину и перекрашивать), транспортировку и монтажные работы. Кроме того, стеклопластик по сравнению со сталью обладает лучшими демпфирующими характеристиками [7], что позволяет мачтам из композитов снизить опасность для воздушного судна при случайном столкновении с опорами [8]. Однако это также никак не отражено в АП-170, том II. Применение одних требований к изделиям из разных материалов является некорректным.

На смену огням с галогенными лампами в качестве источников света приходят огни со светодиодными источниками, имеющие преимущества в части энергоемкости и срока службы. Такое замещение влечет за собой изменение требований к самим огням, а также к оборудованию их электропитания, что не нашло никакого отражения в АП-170, том II.

В АП-170, том II отсутствуют требования к электрическому оборудованию систем параллельного питания огней, некоторым сравнительно новым типам оборудования таким, как огни статуса ВПП, огни линии «въезд запрещен» и другим. Отсутствуют требования к системе полампового управления и контроля. В настоящее время систему полампового управления и контроля достаточно широко используют для управления огнями линий «стоп» и выборочного управления осевыми рулежными огнями по участкам РД для обеспечения надежного ведения воздушных судов по рабочей площади аэродрома. Контроль состояния каждой лампы в огнях на рабочем месте технического персонала и учета времени работы каждого элемента системы позволяет улучшить эксплуатацию и обслуживание систем светосигнального оборудования и сократить эксплуатационные затраты. Системы эксплуатируются почти во всех крупных аэропортах мира, в том числе и в некоторых аэропортах России, однако в АП-170 есть требования только к отдельным (не всем) элементам системы, требований к системе в целом нет.

Требования к некоторым типам оборудования нуждаются в дополнении. Например, требования к ветроуказателю. Ветроуказатель представляет собой не просто опору с вращающимся конусом. Он может иметь подсветку, может быть оснащен заградительным огнем, должен быть виден с определенной высоты, быть ломким и др. Никаких требований в части сказанного в АП-170, том II нет, как нет и требований к электропитанию ветроуказателя.

Также надо отметить, что на сегодняшний день в АП-170, том II в части требований к силе света огней изложены требования только к минимальным ее значениям, а верхние

Особенности сертификации светосигнального оборудования 23 пределы силы света никак не регламентируются. Такое положение может привести к ситуации, при которой огни, успешно прошедшие сертификационные испытания, будут слепить пилота, что впоследствии может привести к неблагоприятным последствиям.

Не стоит забывать и о том, что ряд требований, приведенных в АП-170, том II устарел и не соответствует требованиям Приложения 14, том I. Есть различия и между национальной практикой и международными нормами обеспечения безопасности воздушного движения. В таблице приведено несколько примеров, иллюстрирующих эти положения.

Таблица

Примеры несоответствия требований АП-170, том II и требований Приложения 14, том I

АП-170, том II [2] Приложение 14, том I [3]

Огни уширения ВПП 6.1.17.1. Огни должны быть огнями кругового обзора малой интенсивности с заглушками на 180°. 6.1.17.2. Цвет излучения огней должен быть желтым. 6.1.17.3. Рекомендация. Сила света огней малой интенсивности должна быть не менее 20 кд в пределах углов от 0° до 15° в вертикальной плоскости и от 0° до 180° в горизонтальной плоскости.

Огни уширения ВПП (площадки разворота на ВПП) 5.3.19.6. Огни площадки разворота на ВПП являются направленными огнями зеленого цвета с силой света основного пучка не менее 200 кд (для прямолинейных участков в условиях видимости на ВПП менее 350 м), 20 кд (для прямолинейных участков в условиях видимости на ВПП ≥ 350 м) и 100 кд (для криволинейных участков в условиях видимости на ВПП менее 350 м.

Боковые огни ВПП при смещенном пороге. 6.1.4.2. Цвет излучения должен быть белым, желтым, красным - для однонаправленных огней и белым-белым, белым-желтым, красным-желтым (при наличии смещенного порога) – для двунаправленных огней.

Посадочные (боковые) огни ВПП. 5.3.9.7. Посадочные огни являются огнями переменно-белого цвета постоянного излучения, за исключением того, что: а) при наличии смещенного порога ВПП огни между началом ВПП и смещенным порогом излучают красный свет в направлении захода на посадку.

Боковые огни РД. П. 6.1.11.3. Огни должны излучать свет в пределах не менее 30° над горизонтом. П. 6.1.11.4. Рекомендация. Сила света огней в вертикальной плоскости должна составлять не менее 2 кд в диапазоне углов от 2° до 6° и не менее 0,2 кд в пределах углов излучения, приведенных в п. 6.1.11.3.

Рулежные огни. П. 5.3.18.7. ...Огни видны по меньшей мере под углом 75° над горизонтальной плоскостью.... П. 5.3.18.8. Интенсивность света рулежных огней равняется по крайней мере 2 кд в диапазоне вертикальных углов 0° - 6° и 0,2 кд при любых вертикальных углах между 6° и 75°.

Заградительные огни малой интенсивности. 6.1.19.3. Сила света огней в пределах углов возвышения от 6° до 10° должна составлять не менее 10 кд для огней типа А и не менее 32 кд для огней типа В.

Заградительные огни низкой интенсивности. Таблица 6.2. Сила света огней в пределах углов возвышения от 2° до 10° должна составлять не менее 10 кд для огней типа А и не менее 32 кд для огней типа В.

Есть противоречия в требованиях к оборудованию, приведенных в АП-170, том II,

примером чего могут быть требования к экрану высоковольтного кабеля. Пункт 7.1.5.6 АП-170 : «Кабель может быть экранированным или неэкранированным.

У экранированного кабеля: а) минимальное поперечное сечение экрана должно составлять 2,5 мм2; б) сопротивление экрана должно быть не более 10 Ом на 1 км» [2]


В этом требовании нормируются две величины: электрическое сопротивление экрана и его сечение, связанные между собой физической формулой: R= ρl/S [9].

Для меди удельное сопротивление ρ=0,018 Ом·мм²/м. При максимально допустимом значении сопротивления 10 Ом/км никак не может быть выполнено требование S≥2,5 мм2:

Видимо эти требования также нуждаются в уточнении.

Выводы Из анализа [2-5,10] следует, что действующие Авиационные правила, Часть 170,

Сертификация оборудования аэродромов и воздушных трасс, том II Сертификационные требования к оборудованию аэродромов и воздушных трасс, нуждаются в пересмотре. При формировании тематики научно-исследовательских работ на 2019 год целесообразно включить в план НИР тему «Разработка ФАП «Светосигнальное оборудование аэродромов, оборудование его электропитания и аппаратура дистанционного управления».

Также хотелось бы отметить, что работа Сертификационного центра со светосигнальным оборудованием различных фирм начинается и заканчивается в процессе его сертификации в рамках требований АП-170, том II. А как функционирует оборудование при эксплуатации? Есть ли какие-либо замечания, вопросы по его работе у эксплуатантов? На что следует обратить внимание при проведении сертификационных испытаний оборудования в следующий раз? Эти вопросы остаются без ответа.

Для получения ответов на эти вопросы очевидна необходимость организовать под эгидой Управления аэропортовой деятельности Федерального агентства воздушного транспорта Российской Федерации систематический сбор информации от служб ЭСТОП аэродромов, которая будет содержать сведения о функционировании светосигнального оборудования и проблемы, возникшие в процессе эксплуатации. Также имеет смысл создание системы, в которой службы ЭСТОП аэродромов могли бы обмениваться информацией, связанной с эксплуатацией сертифицированного светосигнального оборудования, возможно с привлечением поставщиков и производителей данного оборудования. Это обеспечит доступность информации и возможность быстрой помощи для каждого.

В конечном счете, сертификация оборудования, корректировка АП-170, том II, создание базы данных и возможности общения специалистов приведет к основной цели ГА - перевозка пассажиров и грузов с обеспечением высокого уровня безопасности полетов.


1. Методические рекомендации проведения сертификации светосигнального оборудования, устанавливаемого на сертифицированных аэродромах, предназначенных для взлета, посадки, руления и стоянки гражданских воздушных судов: утв. ФАВТ. 2017. 5с.

2. Авиационные правила. Часть 170. Сертификация оборудования аэродромов и воздушных трасс. (АП-170) .Том 2.

3. Авиационные правила Часть 139, Том 2. (АП-139). Сертификационные требования к аэродромам. 2-е изд. 2012

Особенности сертификации светосигнального оборудования 25

4. ИКАО. Приложение 14 к Конвенции о международной гражданской авиации. Аэродромы. Том 1. Проектирование и эксплуатация аэродромов. Часть 5. Электрические системы

5.ICAO DOC 9157. Aerodrome Design Manual. Part 6. Frangibility. First Edition. 2006. 6. Гуртовник И.Г., Соколов В.И., Трофимов Н.Н., Шалгунов С.И. Радиопрозрачные изделия

из стеклопластиков. М.: Мир, 2003. 363 c. 7. Тростянская Е.Б. (ред.) Пластики конструкционного назначения. М.: Химия, 1974. 304с. 8. Говорков Н.А., Исаев В.П., Лебедев К.Н., Никонов В.В., Шапкин В.С., Устинов В.Ю.,

Лапаев А.В. Композитные опоры для огней приближения // Научный Вестник ГосНИИ ГА. 2018. № 22. C. 10-11.

9. Электрическое сопротивление [Электронный ресурс]: [сайт]. URL http://phscs.ru/physics9g/resistance (дата обращения: 23.09.2018).

10. ФАП. Требования, предъявляемые к аэродромам, предназначенным для взлета, посадки, руления и стоянки гражданских воздушных судов. Утв. приказом Минтранса РФ от 25 августа 2015 г. № 262. 148с.

REFERENCES

1. Guidelines for certification of lighting equipment installed at certified airfields intended for take-off, landing, taxiing and parking of civil aircraft. Federal air transport Agency, 2017, 15 p. (In Russian).

2. Aviation rules. Part 170. Certification of the equipment of aerodromes and airways (AP-170) .Vol. 2. 3. Aviation rules . Part 139, Volume 2. (AP-139) Certification requirements for aerodromes. Second

edition , 2012 4. ICAO DOC.Annex 14 to the Convention on international civil aviation. Aerodromes. Volume 1.

Design and operation of aerodromes. Part 5. Electrical systems 5. ICAO Doc. 9157. Aerodrome Design Manual. Part 6. Frangibility. First Edition. 2006. 6. Gurtovnik I. G., Sokolov V. I., Trofimov N. N.,Shalgunov S.I. Radioprozrachnye izdeliya iz

stekloplastikov [Radiotransparent products from fibreglasses]. Moscow, Mir Publ., 2003, 363 p. (In Russian).

7. Trostyanskaya E. B. (ed.) Plastiki konstruktsionnogo naznacheniya [Structural plastics] .Moscow, Khimiya Publ, 1974, 304 p. (In Russian).

8. Govorkov N.A., Isaev V.P., Lebedev K.N., Nikonov V.V., Shapkin V.S., Ustinov V.Yu., Lapaev A.V. Composite supports for approach lighting system . Nauchnyj vestnik GosNII GA=Scientific Bulletin of the State Scientific Research Institute of Civil Aviation , 2018, no. 22 , pp. 10-11 (In Russian).

9. Electrical resistance [electronic resource]. Available at: http://phscs.ru/physics9g/resistance. (accessed 23.09.2018). (In Russian)

10. Federal aviation rules .Requirements for aerodromes intended for take-off, landing, taxiing and parking of civil aircraft. Are approved by the order of the Ministry of Transport of the Russian Federation of August 25, 2015, no 262. (In Russian).

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

Субботина Татьяна Владимировна, ведущий инженер, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул.Михалковская, 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail:[email protected].

Борисова Лариса Петровна, ведущий научный сотрудник, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail:[email protected].

Говорков Николай Алексеевич, заместитель директора сертификационного центра «Объекты гражданской авиации», ФГУП Государственный научно-исследовательский

http://phscs.ru/physics9g/resistance

http://phscs.ru/physics9g/resistance

26 Т.В. Субботина, Л.П. Борисова, Н.А. Говорков, В.Ю. Устинов институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail:[email protected].

Устинов Владислав Юрьевич, директор сертификационного центра «Объекты гражданской авиации», ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул.Михалковская, 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail:[email protected].

ABOUT THE AUTHORS

Subbotina Tatiana V., Lead Engineer, The State Scientific Research Institute of Civil

Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation; mail:[email protected].

Borisova Larisa P., Leading Researcher, The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected].

Govorkov Nikolay A., Deputy Director of Certification Center “Objects of civil aviation”, The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected].

Ustinov Vladislav Yu., Director of Certification Center “Objects of civil aviation”, The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected].

2018 НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ ГА № 24

УДК 629.735.01.003.1

ОПТИМИЗАЦИЯ ОСНОВНЫХ ТРЕБОВАНИЙ ТЕХНИЧЕСКОГО

ЗАДАНИЯ И ПРОЕКТНО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

ВОЗДУШНОГО СУДНА НА ОСНОВЕ КОНЦЕПЦИИ СТОИМОСТИ

ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА

А.А. ФРИДЛЯНД1, М.М. ГЯЗОВА

2, А.Г.

КАРАПЕТЯН

1

1Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации,

г. Москва, Российская Федерация 2Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет),


Аннотация. Создание самолета, удовлетворяющего требованиям высокой экономической

эффективности, возможно при условии его проектирования на основе требований и параметров,

сформированных в рамках концепции стоимости жизненного цикла (ЖЦ). Обоснование лимитной

цены на основе моделирования стоимости ЖЦ по проектируемому типу самолета, имеет решающее

значение для успешного проектирования, особенно на стадиях внешнего или эскизного

проектирования. Статья содержит анализ структуры затрат на обеспечение полного жизненного

цикла авиационной системы (проекта), с учетом международного опыта. Дано описание методики

разработки кодированной структуры классификации затрат для оптимизации основных требований

технического задания и проектно-эксплуатационных характеристик воздушного судна на основе

концепции стоимости жизненного цикла. По итогам анализа обосновано, что лимитная цена, как

один из важнейших параметров технического задания, определяет предельно допустимый уровень

цены самолета, оптимизированный по критерию эффективности, оценивающему «стоимость

жизненного цикла/заданный объем перевозок», а также учитывающий взаимосвязь комплексов

задач при создании авиационной техники, оптимизируемых по критерию «эффективность –

стоимость жизненного цикла», при котором конечному потребителю обеспечивается определенный

синергетический эффект, выраженный в улучшении потребительских свойств воздушного судна и

относительном удешевлении его эксплуатации.

Ключевые слова: авиационная техника, лимитная цена, предельно допустимая цена, заданная

стоимость, проектирование самолета, стоимость жизненного цикла, критерии эффективности,

структура разбивки затрат.

OPTIMIZATION OF THE BASIC REQUIREMENTS OF THE TECHNICAL

ASSIGNMENT AND DESIGN-OPERATIONAL CHARACTERISTICS OF

THE AIRCRAFT BASED ON THE CONCEPT OF THE VALUE OF THE

LIFE CYCLE

А.А. FRIDLYAND1, M.M. GYAZOVA

2, A.G. KARAPETYAN

1

1The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Moscow, Russian Federation

2Moscow Aviation Institute (National Research University), Moscow, Russian Federation

Abstract. The creation of an aircraft that meets the requirements of high efficiency is possible under

the condition of its design taking into account the specified parameters of the life cycle cost (LC).

Determination of the limit price based on the cost of housing and communal services for this type of aircraft

is crucial in the design, especially at the stage of preliminary design.

28 А.А. Фридлянд, М.М. Гязова, А.Г. Карапетян

The article contains an analysis of the cost structure for the full life cycle of the system (project), taking into

account international experience. The description of the method of development of the coded structure of

cost breakdown for optimization of the basic requirements of the specification and design and operational

characteristics of the aircraft on the basis of the concept of life cycle cost is given. According to the results of

the analysis, it is proved that the limit price, as one of the most important parameters of the technical task,

determines the maximum permissible level of the aircraft price, optimized by the criterion of efficiency "life

cycle cost/specified volume of transportation" , as well as the relationship of a set of tasks in the creation of

aviation equipment, optimized by the criterion of "efficiency – life cycle cost", in which the end user

provides a certain synergetic effect, expressed in improving the consumer properties of the aircraft and the

relative reduction in its operation.

Keywords: aviation technology, limit price, maximum permissible price, target cost, aircraft design,

life cycle cost, efficiency criteria, cost breakdown structure.

Введение

Жизненный цикл (ЖЦ) авиационной техники может включать в себя следующие

основные этапы: 1 - фундаментальные и поисковые исследования; 2 - маркетинг и внешнее

проектирование; 3 - рабочее проектирование; 4 - изготовление опытных образцов, испытания

и доводку; 5 - технологическую подготовку производства (ТПП); 6 - серийное производство;

7 - эксплуатацию и послепродажное обслуживание; 8 - утилизацию.

Рассмотрим содержание и взаимосвязь комплексов основных задач при создании

авиационной техники (АТ), оптимизируемой по критерию «эффективность – стоимость

жизненного цикла» (рис.1).

Важной задачей при разработке новой АТ является оптимизация основных

требований и проектно-эксплуатационных характеристик на основе концепции стоимости

жизненного цикла для обоснования основных параметров технического задания (ТЗ) на

разработку и производство самолета.

На рис. 1 представлены основные параметры ТЗ на проектирование пассажирского

самолета. Однако следует отметить, что в настоящее время установление лимитной цены не

является основным параметром при формировании ТЗ на проектирование самолета, хотя в

период СССР действовало Постановление Совета Министров СССР от 10.08.1972 г. № 6301,

которое регламентировало определение на стадии проектирования лимитной цены,

являющейся обязательным компонентом технического задания на конструирование

(проектирование) новой продукции.

Так, в ОАО РЖД в настоящее время действует методика определения стоимости

жизненного цикла и лимитной цены подвижного состава и сложных технических систем

железнодорожного транспорта, утвержденной распоряжением ОАО РЖД от 27.12.2007 г.

№ 2459р [2]. Из данной методики следует, что лимитная цена определяет предельный

уровень стоимости новой техники, при котором конечному потребителю обеспечивается

определенный синергетический эффект по сравнению с его аналогами.

Таким образом, при рассмотрении лимитной цены, как одного из важнейших

параметров ТЗ при создании самолета, можно сказать, что она определяет предельно

допустимый уровень его стоимости, который оптимизируется по критерию эффективности

«стоимость жизненного цикла/заданный объем перевозок», при котором конечному

потребителю обеспечивается определенный синергетический эффект, выраженный в

1 Постановление Совета Министров СССР от 10.08.1972 г. № 630 «О дальнейшем совершенствовании

порядка установления и применения цен на промышленную и сельскохозяйственную продукцию, а

также тарифов на перевозки и другие услуги, оказываемые народному хозяйству и населению»

Оптимизация основных требований технического задания и проектно-эксплуатационных характеристик воздушного судна на основе концепции стоимости жизненного цикла 29

улучшении потребительских свойств воздушного судна и относительном удешевлении его эксплуатации.

Рис. 1. Комплекс задач при создании авиационной техники, оптимизируемых по критерию «эффективность – стоимость жизненного цикла»

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

1. Назначение самолета

2. Общие требования

3. Летно-технические характеристики

4. Ресурсные характеристики

5. Экипаж

6. Комфорт пассажирского салона

Критерий эффективности

Стоимость жизненного цикла (СЖЦ)

заданный объем перевозок

Этапы жизненного цикла

Фундаментальные и поисковые исследования 1i

Маркетинг и внешнее проектирование 2i

Рабочее проектирование 3i

Изготовление опытных образцов, испытания и доводка 4i

Характеристики внешней среды

Технологическая подготовка производства 5i

Серийное производство 6i

Эксплуатация и послепродажное обслуживание 7i

Утилизация 8i

СЖЦ

Затраты 1i

Затраты 2i

Затраты 3i

Затраты 4i

Затраты 5i

Затраты 6i

Затраты 7i

Затраты 8i

Анализ рынка в динамике

Анализ стратегии конкурентов

Макроэкономические условия

Анализ спроса

7. Оборудование самолета

8. Силовая установка и ВСУ

9. Система технического обслуживания и ремонта

10. Характеристики технического уровня

11. Лимитная цена


На этапе ЖЦ «маркетинг и внешнее проектирование» проводится текущий и

прогнозный анализ динамики рынка применения авиатехники, исследуются стратегии и

технические возможности конкурентов. Одновременно исследуются прогнозные

макроэкономические условия производства и эксплуатации АТ, влияющие на формирование

спроса и эффективность применения АТ (такие как темпы макроэкономического роста,

курсы валют, инфляция и ставка дисконта, стоимость авиаГСМ, уровень заработной платы и

доходы населения). На основании анализа внешних факторов определяется прогнозный

спрос на авиаперевозки по интересующим сегментам маршрутной сети:

jlQ при j =1…; l =1…;

где j - виды перевозок (пассажиры, грузы, почта);

l - маршруты перевозок в сегментах МВЛ, ВВЛ.

Стоимость жизненного цикла АТ формируется как сумма затрат по этапам и годам

ЖЦ:

0 0

1 1

minT I

t d

жц i t

t i

C З k

,

при объеме использования АТ (перевозок) равным ожидаемым потребностям jlQ Q , то

есть на всей маршрутной сети по всем видам перевозок, при условии минимизации всех

затрат, где

i - этап ЖЦ;

t - календарный год в рамках ЖЦ;

0T - общая продолжительность ЖЦ;

0I - количество этапов ЖЦ;

t

iЗ - затраты на i-м этапе ЖЦ в определенный год (t);

d

tk - коэффициенты дисконтирования, дифференцированные по календарным годам ЖЦ.

Суммарные затраты ЖЦ определяются при условии, что в каждом году выполняется

определенный (диктуемый спросом) объем перевозок, работ, услуг, который должен быть

определен уже на стадии ТЗ, т.е. оптимизация параметров ТЗ и/или проектирования решается

как задача с ограничениями: формируются объемы перевозок, работ, услуг по годам, а

суммарные (по годам и технологической структуре) затраты ЖЦ АТ, с учетом всех стадий ее

создания и использования, используются как минимизируемый критерий оптимизации (с

учетом соответствующего дисконтирования) [10].

Методология

Для определения суммарных затрат ЖЦ необходимо наличие структуры разбивки затрат,

которая предназначена для фиксирования всех основных затрат в течение всего срока ЖЦ АТ.

Ниже приводится описание методики разработки кодированной структуры разбивки затрат.

Она является концептуальной и отдельные случаи применения настоящей методики должны

адаптировать систему кодирования структур для соответствия уникальным характеристикам

исследуемой системы. Каждая составляющая затрат в соответствии со структурой разбивки

затрат может быть определена с помощью документа, содержащего следующую информацию:

этап ЖЦ, мероприятие, ресурсы, дата проведения мероприятия, исполнитель, отвечающий за

проведение мероприятия, распорядитель бюджета, продукт, тип затрат (прямые, косвенные,

фиксированные, переменные и т.д.). Набор таких данных составляет многоплановую базу

данных по затратам , к которой можно обратиться с запросами, определяемыми кодами. Каждая

составляющая в закодированной структуре разбивки затрат состоит из пяти основных полей,

которые перечислены в табл. 1:

Оптимизация основных требований технического задания и проектно-эксплуатационных

характеристик воздушного судна на основе концепции стоимости жизненного цикла 31

Таблица 1

Первое поле Этап ЖЦ

Второе поле Используемые ресурсы

Третье поле Проводимые мероприятия

Четвертое поле Конечный продукт (самолет)

Пятое поле Информация о продукте (самолете)

Таким образом, каждая составляющая фиксирует (на конкретном этапе ЖЦ) затраты

на использование набора ресурсов при проведении конкретного мероприятия в целях

изготовления заданного объема выпускаемой продукции.

Процесс кодирования начинается с создания кодовых подструктур для каждого поля.

Каждое поле разделяется предварительно на взаимоисключающие (с точки зрения затрат)

элементы, которые называются составляющими первого уровня. При необходимости

дополнительного разделения этих элементов используются десятичные точки для

установления границы деления более низких уровней, и цифра ненулевых числительных,

отделяемая десятичными точками, обозначает уровень данного элемента. В представленном

примере код 6 обозначает элемент первого уровня; код 1.1 обозначает элемент второго

уровня; код 1.1.1.0 обозначает элемент (составляющую затрат) третьего уровня; и т.д. После

завершения данного процесса закодированный элемент в структуре разбивки затрат является

лишь последовательным соединением закодированных подструктур, разработанных для

каждого поля. Например, предположим, что были разработаны приведенные ниже коды

подструктур для пунктов в каждом из пяти полей по программе поставки самолета (табл. 2):

Таблица 2

Первое поле Этап изготовления 6

Второе поле Работы подрядчиков 1.1

Третье поле Изготовление, доработка, модификация 5.2

Четвертое поле Самолет (Основная система) 1

Пятое поле Аэродинамическая система торможения 1.1.1.8

В этом случае затраты на оплату труда подрядчиков, связанные с доработкой

аэродинамической системы торможения на этапе изготовления, отражаются в

закодированной составляющей затрат 6.1.1.5.2.1.1.1.1.8.

При создании структуры с одним или несколькими смещенными вправо уровнями

ниже первого уровня, применяются следующие правила:

1. Ноль в конце кода указывает на то, что данная составляющая имеет не менее двух

расположенных ниже подэлементов. То есть, код 1.0 указывает на то, что данная

составляющая может быть дополнительно разбита минимум на два подэлемента, которые

могут обозначаться как 1.1, 1.2, …, 1.n.

2. Сумма подэлементов уровня (k+1) равного смещения вправо (т.е. первые

числительные k являются идентичными для каждого подэлемента) равна элементу более


высокого уровня k, который заканчивается нулем. То есть сумма подэлементов второго

уровня 1.1, 1.2, …, 1.n должна равняться 1.0.

3. Элемент, заканчивающийся на ненулевое числительное, указывает на то, что

дополнительное подразделение не определено.

Процесс кодирования начинается с создания кодовых подструктур для каждого поля.

Первое поле определяет последовательность этапов ЖЦ по времени и закодированная

подструктура этапов может выглядеть следующим образом (табл. 3):

Таблица 3

1 Этап оценки потребностей для выполнения задачи

2 Этап предварительного исследования технической осуществимости проекта

3 Этап оценки технической осуществимости проекта

4 Этап разработки проекта

5 Этап конструирования и разработки

6 Этап изготовления

7 Этап эксплуатации

Более сложные системы также должны адаптировать кодовую подструктуру этапа для

включения завершенных этапов в одну графу с пометкой «Невозвратные затраты».

Например, программа, которая близка к началу изготовления продукта, может использовать

следующую кодовую подструктуру для первого поля, как представлено в табл. 4:

Таблица 4

1 Невозвратные затраты

2 Этап конструирования и разработки

3 Этап изготовления

4 Этап эксплуатации

Кодовая подструктура поля ресурсов подразделяется на две основные категории:

ресурсы, предоставляемые подрядчиком (внешние ресурсы), и ресурсы, предоставляемые

государственными организациями (внутренние ресурсы). Варианты выбора подэлементов

будут всегда адаптироваться к принципам закупки и размещения в соответствии с ЖЦ и

будут определяться такими факторами, как участие структур государственного бюджета,

техническая поддержка со стороны подрядчика на этапе эксплуатации, а также

достоверность баз данных по затратам и моделей оценки.

Рассмотрим пример программы поставки самолета, в которой подрядная организация

осуществляет проектирование, разработку и изготовление самолета и в которой

государственный персонал на государственных предприятиях осуществляет эксплуатацию и

техобслуживание данного самолета.

В соответствии с данным сценарием кодовая подструктура поля ресурсов может

выглядеть следующим образом (табл. 5):



Таблица 5

1.0

1.1

1.2

1.3

1.4

Ресурсы, предоставляемые подрядчиком

Трудовые ресурсы

Материалы

Сооружения

Услуги

2.0

2.1.0

2.1.1

2.1.2

2.2.0

2.2.1

2.2.2

2.2.3

2.2.4

2.3

2.4

2.5

Ресурсы, предоставляемые государством

Персонал

Военные специалисты

Гражданские специалисты

Оборудование и расходные материалы

Оборудование или активы

Горюче-смазочные материалы/Энергоресурсы

Военное снаряжение

Неремонтируемые компоненты

Сооружения

Услуги

Информация

В данном примере элемент 1.0 – это сумма подэлементов 1.1-1.4, ни один из которых

не подлежит дополнительной разбивке. Элемент 2.0 – это сумма пяти элементов второго

уровня 2.1.0, 2.2.0, 2.3, 2.4 и 2.5. Элементы 2.1.0 и 2.2.0, заканчивающиеся нулем, указывают

на дополнительную разбивку каждого элемента, и каждый элемент равен сумме

расположенных под ним подэлементов третьего уровня. Поле мероприятий имеет две

возможные подструктуры в зависимости от этапа. Для этапа поставки (начиная с оценки

необходимости выполнения технического задания и заканчивая изготовлением)

подструктура поля мероприятий может выглядеть следующим образом (табл. 6):

Таблица 6

1 Исследования, анализ и имитационное моделирование

2.0

2.1

2.2

2.3

Конструирование

Конструирование систем

Проектирование и разработка

Внесение изменений в конструкцию

3.0

3.1

3.2

3.3

Инвестирование

Инвестиции в технологическую оснастку

Инвестиции в сооружения

Инвестиции в наборы образцовых мер

4 Испытание и оценка системы

5.0

5.1

5.2

5.3

Изготовление

Сборка, испытания и проверка

Доработка, модификация

Монтаж

6 Закупка готового для использования изделия


7 Комплексирование систем

8.0

8.1

8.2

8.3

8.4

Размещение

Поставка

Обучение

Монтаж

Приемочные испытания

9 Управление всей системой

Для этапа эксплуатации подструктура поля мероприятий использует определения

мероприятий по эксплуатации и техобслуживанию и может выглядеть следующим образом

(табл. 7):

Таблица 7

1 Эксплуатация

2 Обеспечение выполнения задачи

3.0

3.1

3.2

3.3

Техобслуживание

Техобслуживание Уровня 1



4 Пополнение запасов

5 Продолжение основной военной подготовки

6 Поставка

7.0

7.1

7.2

7.3

7.4

Поддерживающее МТО

Комплект для модификации

Поставка/монтаж

Постоянное инженерно-техническое обеспечение

Техническая поддержка программного обеспечения

Прочие мероприятия

8 Утилизация

Четвертое поле содержит общее описание результата работы (продукт) и может выглядеть

следующим образом (таблица 8):

Таблица 8

1 Основная система

2.0

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

Вспомогательная система

Вспомогательное оборудование

Эксплуатационное оборудование

Обучение

Данные

Запасные части

Сооружения и инфраструктура

3 Специальные средства



Дополнительная информация о готовом изделии приводится в пятом поле

посредством использования стандартных структур разбивки работ. Например, программа

поставки самолета определяет 15 элементов первого уровня, начиная с корпуса самолета и

заканчивая вспомогательным оборудованием. Каждый из этих элементов подразделяется

дополнительно, хотя в табл. 9 показаны только подэлементы корпуса нижнего уровня.

Элемент корпуса подразделяется на два подэлемента второго уровня: каркас и оборудование.

Каждый из этих элементов второго уровня подвергается дополнительной разбивке, и в

таблице показаны подэлементы нижнего уровня только для каркаса самолета. Элемент

каркаса разбивается на семь подэлементов третьего уровня. Следует заметить, что не все из

этих подэлементов подвергаются дополнительной разбивке. В частности, обтекатели/пилоны

и двери не имеют нижнего уровня детализации. В табл. 9 показано, что элемент фюзеляжа

разбивается на 13 подэлементов четвертого уровня.

Таблица 9

1.0

1.1.0

1.1.1.0

1.1.1.1

1.1.1.2

1.1.1.3

1.1.1.4

1.1.1.5

1.1.1.6

1.1.1.7

1.1.1.8

1.1.1.9

1.1.1.10

1.1.1.11

1.1.1.12

1.1.1.13

1.1.2.0

1.1.3.0

1.1.4.0

1.1.5

1.1.6

1.1.7.0

1.2.0

Корпус самолета

Каркас

Фюзеляж

Передняя часть фюзеляжа/каркас

Центральная часть фюзеляжа/каркас

Хвостовая часть фюзеляжа/каркас

Пол

Фонарь (крыша)

Обтекатель

Хвостовое оперение

Система аэродинамического торможения

Воздухозаборные/воздухоприемные отверстия

Выхлопные трубы

Узлы крепления винтомоторной группы/двигателя

Встроенные противопожарные перегородки

Другие узлы крепления, агрегаты подвески

Крылья

Хвостовое оперение

Шасси

Обтекатели/пилоны

Двери

Динамические системы и компоненты

Оборудование

2.0 Силовая установка

3.0 Прикладное программное обеспечение (ПО)

4.0 ПО системы

5.0 Система связи/идентификации

6.0 Система навигации/управления

7.0 Центральная ЭВМ

8.0 Система управления стрельбой


9.0 Система отображения данных и органы управления

10.0 Система сохранения боеспособности

11.0 Система пилотирования в автоматическом режиме

12.0 Комплексная центральная контрольно-измерительная система

13.0 Боевое снаряжение

14.0 Система доставки боеприпасов к цели

15.0 Вспомогательное оборудование

Процесс создания закодированной структуры разбивки затрат может быть завершен

после определения закодированных подструктур поля. Последний этап, как правило,

заключается в определении того, какие комбинации ресурсов-мероприятий-продуктов

отражаются на каждом этапе ЖЦ, и в присваивании соответствующих кодов.

Выводы

Одним из результатов исследования является обоснование необходимости создания

универсальной структуры разбивки затрат, которая может быть использована любым

проектом или системой для оптимизации основных требований технического задания и

проектно-эксплуатационных характеристик воздушного судна на основе концепции

стоимости жизненного цикла. Другим результатом является демонстрация того, что

оптимальная структура разбивки затрат – это не только перечень составляющих затрат, но и

средство определения всех мероприятий (и, следовательно, исполнителей), продуктов и

ресурсов, участвующих в управлении на всех этапах жизненного цикла. Универсальная

структура разбивки затрат является средством интегрирования и систематизирования всех

аспектов жизненного цикла авиационной техники.


1. Постановление Совета Министров СССР от 10.08.1972 года № 630 «О дальнейшем

совершенствовании порядка установления и применения цен на промышленную и

сельскохозяйственную продукцию, а также тарифов на перевозки и другие услуги, оказываемые

народному хозяйству и населению».

2. Методика определения стоимости жизненного цикла и лимитной цены подвижного состава

и сложных технических систем железнодорожного транспорта. Утвержд. распоряжением ОАО РЖД

от 27.12.2007 г. № 2459р.

3. Горелов Б.А., Гязова М.М. Ключевые показатели эффективности и формирование

ориентированного на конечный результат механизма стимулирования в рамках контрактов

жизненного цикла //Станки. Инструменты. 2017. № 10. С. 21-24.

4. Гязова М.М. Формирование структуры затрат и оценка стоимости жизненного цикла

наукоемких систем // Российский экономический интернет-журнал. 2018. № 2. С. 27-32.

5. Дутов А.В., Шапкин В.С., Гальперин С.Б., Клочков В.В., Фридлянд А.А. О мерах по

повышению конкурентоспособности авиационной техники российского производства // Научный

вестник ГосНИИ ГА. 2017. № 16. С. 7-14.

6. Клочков В.В., Гусманов Т.М. Проблемы прогнозирования спроса на перспективные

гражданские самолеты российского производства // Проблемы прогнозирования. 2007. № 2. С. 16-31.

7. Клочков В.В., Гусманов Т.М. Маркетинговые информационные технологии в авиастроении

// Маркетинг в России и за рубежом. 2007. № 6. С. 10–18.

8. Клочков В.В., Горшкова И.В., Молчанова Е.В. Авиатранспорт в малонаселенных регионах:

оценка затрат и эффективности инновационных технологий // Региональная экономика: теория и

практика. 2014. № 3 (330). С. 58-68



9. Погосян М.А., Лисейцев Н.К., Стрелец Д.Ю. и др. Проектирование самолетов: учебник. М.:

Инновационное машиностроение, 2018. 864 с.

10. Фридлянд А.А., Горелов Б.А., Гязова М.М. Оценка стоимости жизненного цикла на

стадиях внешнего и рабочего проектирования авиационной техники // Российский экономический

интернет-журнал. 2018. № 3. С. 42-45.

REFERENCES

1. Resolution of the Council of Ministers of the USSR of 10.08.1972 No. 630 "On further

improvement of the procedure for establishing and applying prices for industrial and agricultural products, as

well as tariffs for transportation and other services rendered to the national economy and population". (In

Russian).

2. Methodology for determining the cost of the life cycle and the limit price of rolling stock and

complex technical systems of railway transport. Approved by the Russian Railways decree dated 27.12.2007

No. 2459p. (In Russian).

3. Gorelov B.A, Gyazova M.M. Key performance indicators and the formation of an incentive-based

incentive mechanism within life-cycle contracts. Stanki. Instrumenty=Machine. Tools, 2017, no. 10, pp. 21-

24. (In Russian).

4.Gyazova M.M. Formation of the cost structure and cost estimation of the life cycle of science-

intensive systems. Rossijskij ehkonomicheskij internet-zhurnal =The Russian Economic Internet Journal,

2018, no. 2, pp. 27-32. (In Russian).

5. Dutov A.V., Shapkin V.S., Galperin S.B., Klochkov V.V., Fridlyand А.А. Measures to increase

competitiveness of Russian-made aviation technology. Nauchnyj Vestnik GosNII GA = Scientific Bulletin of

the State Scientific Research Institute of Civil Aviation . 2017, no. 16, pp. 7-14. (In Russian).

6. Klochkov V.V, Gusmanov T.M. Problems of Forecasting Demand for Promising Civil Aircraft of

Russian Production. Problemy prognozirovaniya= Problems of Forecasting, 2007, no. 2, pp. 16-31. (In

Russian).

7. Klochkov V.V, Gusmanov T.M. Marketing information technologies in aircraft building. Marketing

v Rossii i za rubezhom = Marketing in Russia and abroad, 2007, no 6, pp. 10-18. (In Russian).

8.Klochkov V.V., Gorshkova I.V., Molchanova E.V. Air transport in sparsely populated regions: cost

and innovative technology efficiency evaluation. Regionalnaya ekonomika: teoriya I praktika = Regional

economy: theory and practice, 2014, no. 3 (330), pp. 58-68. (In Russian).

9. Pogosyan M.A, Liseitsev N.K., Strelets D.Yu. et al. Proektirovanie samoletov [Designing of

aircraft.Textbook].Moscow, Innovatsionnoe mashinostroenie=Innovative mechanical engineering, 2018.

864p. (In Russian).

10. Fridlyand A.A., Gorelov B.A., Gyazova M.M. Estimating the cost of the life cycle at the stages of

external and working design of aviation equipment. Rossijskij ehkonomicheskij internet-zhurnal =The

Russian Economic Internet Journal, 2018, no. 3, pp. 42-45. (In Russian).


Фридлянд Александр Абрамович, доктор экономических наук, профессор, директор

Научного центра, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской

авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, 67, корпус 1,

Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail: [email protected].

Гязова Марина Мухарбиевна, доцент кафедры 505 «Инновационная экономика,

финансы и управление проектами», Московский авиационный институт (национальный

исследовательский университет), Волоколамское шоссе, 4, Москва, Российская Федерация,

125080; e-mail: [email protected].



Карапетян Арман Гегамович, заместитель начальника отдела Научного центра,

ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации,

Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, 67, корпус 1, Москва,

Российская Федерация, 125438; e-mail: [email protected].

ABOUT THE AUTHORS

Fridlyand Alexandr A., Doctor of Economic Sciences, Professor, Director of Scientific

Сenter, The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the

Russian Federation, Mikhalkovskaya Street 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation; e-

mail: [email protected].

Gyazova Marina M., Associate Professor of the Department 505 "Innovative Economy,

Finance and Project Management", Moscow Aviation Institute (National Research University),

Volokolamskoye Highway, building 4, 125080 Moscow, Russian Federation; e-mail:

[email protected].

Karapetyan Arman G., Depute Head of Department, The State Scientific Research Institute

of Civil Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67,

building 1, 125438 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected].

https://e.mail.ru/compose/?mailto=mailto%[email protected]



https://e.mail.ru/compose/?mailto=mailto%[email protected]

2018 НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ ГА № 24 УДК 658.012.4:658.141-058.237

ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОГО МЕХАНИЗМА И СПЕЦИФИКИ УПРАВЛЕНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫМ КАПИТАЛОМ

ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ АВИАЦИОННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ В УСЛОВИЯХ НОВОЙ ЭКОНОМИКИ

Е.В. ДЖАМАЙ1, А.А. САЗОНОВ2, С.С. ДЕМИН3

1Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова, г. Москва, Российская Федерация

2 Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), г. Москва, Российская Федерация

3Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, г. Москва, Российская Федерация

Аннотация. Статья посвящена проведению исследования степени влияния составляющих интеллектуального капитала на организационно-экономический механизм работы авиационных предприятий и комплексов, работающих в условиях инновационной экономики. Раскрыта специфика оценки и управления интеллектуальным капиталом в условиях освоения инноваций. На основе анализа и синтеза основных элементов категориального аппарата по исследуемой тематике выявлена диалектическая и экономическая сущность понятия интеллектуального капитала. В рамках исследования существующих в научной литературе теорий раскрыты базовые подходы к определению интеллектуального капитала в условиях инновационной экономики. Дополнен, развит и уточнен категориальный аппарат и его содержание с позиций причинно-следственных взаимосвязей и взаимообусловленности в процессе развития высокотехнологичных предприятий. Рассмотрены классификационные составляющие интеллектуального капитала в условиях инновационной экономики. Особое внимание уделено анализу оценки интеллектуального капитала организации с учетом инвестиционной привлекательности его отдельных компонентов. Составлена и проанализирована классификация основных атрибутов интеллектуального капитала, с выделением элементов и механизмов интеллектуального капитала, входящих в состав предприятий авиационной промышленности. Предлагается новый взгляд на рассмотрение интеллектуального капитала с учетом интеграционного синергетического эффекта, получаемого от процессов трансформации ресурсов внутри предприятия. Приводится двухкомпонентная система оценки интеллектуального капитала. Проанализировано влияние человеческого капитала на процесс корпоративного управления. Представлена трехкомпонентная система оценки корпоративного управления, с учетом влияния интеллектуального капитала. Автором предлагается модифицированный многокомпонентный организационно-экономический механизм управления на основе интеллектуального капитала, который в значительной степени позволит предприятиям авиационной промышленности повысить качество разрабатываемых и принимаемых управленческих решений. Объектом исследования было выбрано АО «Авиаавтоматика» им. В.В. Тарасова», специализирующееся на создании и производстве современной авионики.

Ключевые слова: интеллектуальный капитал, трансформация, эффективность, управление,

атрибуты, механизм, авионика.

40 Е.В. Джамай, А.А. Сазонов, С.С. Демин

ASSESSMENT OF THE ECONOMIC MECHANISM AND SPECIFICS OF

INTELLECTUAL CAPITAL MANAGEMENT OF HIGH-TECH ENTERPRISES OF THE AVIATION INDUSTRY IN THE NEW ECONOMY

E.V. DZHAMAY1, A.A. SAZONOV2, S.S. DEMIN3

1Cenrtal Institute of Aviation Motors, Moscow, Russian Federation 2Moscow Aviation Institute (National Research University), Moscow, Russian Federation


Abstract. The article is devoted to the study of the degree of influence of the components of intellectual capital on the organizational and economic mechanism of aviation enterprises and complexes operating in an innovative economy. The specificity of evaluation and management of intellectual capital in the conditions of innovation development is revealed. On the basis of the analysis and synthesis of the main elements of the categorical apparatus on the subject under study, the dialectical and economic essence of the concept of intellectual capital is revealed. The basic approaches to the definition of intellectual capital in the conditions of innovative economy are revealed within the framework of the research of theories existing in the scientific literature. The categorical apparatus and its content from the standpoint of cause-and-effect relationships and interdependence in the process of development of high-tech enterprises are supplemented, developed and refined. Classification components of intellectual capital in the conditions of innovative economy are considered. Particular attention is paid to the analysis of the assessment of the intellectual capital of the organization, taking into account the investment attractiveness of its individual components. The classification of the main attributes of intellectual capital, with the allocation of elements and mechanisms of intellectual capital included in the aviation industry. A new view on the consideration of intellectual capital taking into account the integration synergetic effect obtained from the processes of transformation of resources within the enterprise is proposed. A two-component system of intellectual capital evaluation is presented. The influence of human capital on the process of corporate governance is analyzed. A three-component system of corporate governance assessment is presented, taking into account the impact of intellectual capital. The author proposes a modified multicomponent organizational and economic management mechanism based on intellectual capital, which will largely allow the aviation industry to improve the quality of developed and adopted management decisions. The object of the study was chosen JSC "Aviaavtomatika named after V. V. Tarasov", specializing in the creation and production of modern avionics.

Keywords: intellectual capital, transformation, efficiency, management, attributes, mechanism, avionics.

Введение В современной экономической литературе интеллектуальный капитал чаще всего

рассматривается как экономическая категория, которая представляет собой обязательную для любого экономического субъекта вариативную систему элементов, позволяющих качественно изменять окружающую среду посредством разработки принципиально новых наукоемких продуктов и услуг или провести модернизацию уже имеющихся. Исследование теоретических подходов, отраженных в научных трудах отечественных и зарубежных специалистов позволило прийти к выводу, что интеллектуальный капитал может рассматриваться в узком и широком смысле.

Оценка экономического механизма и специфики управления интеллектуальным капиталом высокотехнологичных предприятий авиационной промышленности в условиях новой экономики 41

Теоретический анализ В узком смысле он представляется как сумма различных качественных особенностей

человека, которые состоят из знаний, опыта, умений, идей, а также принадлежащих ему объектов интеллектуальной собственности и возможности воспроизведения их в будущем. Процесс воспроизводства интеллектуального капитала человеком в экономической литературе практически не освещен, хотя он имеет важное теоретическое и практическое значение. Воспроизводство интеллектуального капитала может классифицироваться по следующим признакам: масштабу, уровню, сфере и специфичности производства. В инновационной экономике в предложенную классификацию возможно добавление такого показателя как инновационность воспроизводственного процесса интеллектуального капитала, который включает в себя следующие составляющие:

⎯ воспроизводство компонентов (элементов) интеллектуального капитала напрямую влияющих на количественные изменения;

⎯ воспроизводство только той группы компонентов, которые необходимы для качественных изменений;

⎯ воспроизводство компонентов, которые служат необходимым базисом для инновационного «прорыва», в технологии организации производства;

⎯ определение необходимого количества источников для финансирования воспроизводственного процесса, получаемых за счет государственного, организационного, индивидуального или смешанного финансирования;

⎯ определение необходимого количества (числа) стадий (максимально четырех) для эффективного воспроизводственного процесса.

Интеллектуальный капитал в широком смысле определяется как комплекс различных экономических субъектов, необходимых для эффективного применения накопленных знаний, информации, технологий и интеллектуальной собственности в стремлении добиться стабильного развития инновационного производства различных товаров и услуг, повысить в значительной мере уровень жизни населения и способствовать решению проблем экстерналии в экономике [3]. Понимание структуры интеллектуального капитала в широком значении способствует преобразованию его из категории экономической науки в категорию социальную, т.к. без развития полноценных общественных отношений воспроизводство интеллектуального капитала практически невозможно. Интеллектуальный капитал необходимо рассматривать как комплексную систему, в которой его компоненты способны образовывать между собой «синергетические связи» и тем самым в значительной мере усиливать получение мультипликативного эффекта [10].

Анализ методов исследования

В основе интеллектуального капитала находится синергетический эффект, получаемый

от всестороннего взаимодействия интеллектуальных, организационных, кадровых ресурсов и НИОКР, а также различных групп нематериальных активов, которые в разной степени контролируются предприятием. Проведенное исследование интеллектуального капитала в условиях новой (инновационной) экономики позволило классифицировать его атрибуты в четыре основные группы.

Первая группа предполагает рассмотрение интеллектуального капитала с позиции его качества и размера. В основе данной группы находятся «Proxy» (промежуточные) показатели, характеризующие объем и качество задействованных ресурсов (например, количество сотрудников предприятия, стоимость, количество и эксклюзивность долгосрочных контрактов с клиентами и поставщиками, стоимость патентов и лицензий) [11].


Вторая группа рассматривает интеллектуальный капитал как способность предприятия (организации) получать отдачу от инвестированного капитала (по основным элементам).Основу данной группы составляет метод оценки интеллектуального коэффициентадополнительной стоимости (Value Added Intellectual Coefficient (VAIC)). Метод VAIC дает возможность предприятию определять уровень необходимого вклада в добавленную стоимость двух видов активов: материальных и нематериальных. В данном случае интеллектуальный капитал, как правило, вбирает в себя добавочную стоимость физического капитала и чем выше данное значение, тем эффективнее предприятие использует в своей деятельности физический капитал [5]. Показатель VAIC рассчитывается по следующей формуле:

(1)

(2)

где ICE ⎯ эффективность интеллектуального капитала;HCE ⎯ индикатор эффективности применения человеческого капитала;SCE ⎯ индикатор эффективности использования структурного капитала;CEE ⎯ индикатор эффективности использования задействованного капитала;VA ⎯ добавленная стоимость;CE ⎯ инвестированный капитал;ROE ⎯ рентабельность собственного капитала;RAO ⎯ рентабельность активов;TLP ⎯ производительность труда по валовой добавленной стоимости;TR ⎯ общий объем продаж;TR (growth) ⎯ темп роста прибыли предприятия.

В ходе исследования влияния интеллектуального капитала и процесса инвестирования на деятельность авиационных предприятий и комплексов была осуществлена проверка эффективности дополненной формулы расчета показателя VAIC. В результате, чем выше был уровень интеллектуального капитала в показателях с H1 по H4, тем эффективнее были конечные показатели результатов деятельности организации. Показатель H5 использовался в данном случае с целью запуска процесса инвестирования в структуру основного капитала, который в свою очередь напрямую повлиял на рост эффективности деятельности предприятия.

Проверка полученных в ходе исследования данных осуществлялась при помощи построения более 50-ти линейных многофакторных регрессий, которые решали три основные задачи: выявляли форму связи результативного признака с факторным, выявляли степень и вид получаемой зависимости, а также изучали степень влияния отдельных факторов. Модели были представлены в следующем виде:

где Capex ⎯ инвестиции в основной капитал.Третья группа оценивает интеллектуальный капитал организации с учетом

инвестиционной привлекательности его отдельных компонентов. В основе такой оценки лежит метод измерения экономически добавленной стоимости (Economic Real Assets ValueEnhancer (ECRAVE)) [1]. Способ расчета метода ECRAVE предполагает, что экономическая

Оценка экономического механизма и специфики управления интеллектуальным капиталомвысокотехнологичных предприятий авиационной промышленности в условиях новой экономики 43

прибыль может создаваться организацией только при значительном росте рентабельности среднеотраслевого уровня. В состав метода ECRAVE входят три основных подхода: custonomics, workonomics и supplynomics.

Подход «Custonomics» предполагает, что необходимо выстраивать длительные взаимоотношения с покупателями, что позволит предприятию получать экономическую прибыль от продажи им своей продукции в значительно большем объеме, чем отрасль в среднем или в меньшем объеме, но по завышенной цене. Формула расчета экономической добавленной стоимости, получаемой предприятием от развития благоприятных отношений с

(3)

(4),

покупателями, имеет следующий вид:

При учете в формуле (3) инвестированного и среднеотраслевого капитала она принимает следующий вид:

где EVAc ⎯ экономически добавленная стоимость, полученная предприятием от развития благоприятных отношений с покупателями;TR ⎯ выручка предприятия;TRind ⎯ среднеотраслевая выручка;TRind.adj ⎯ среднеотраслевая выручка, с учетом коррекции от поиска клиентов и размера предприятия;ComExp ⎯ коммерческие затраты предприятия (в качестве их «proxy» возможно использование торговых и маркетинговых издержек);ComExpind ⎯ среднеотраслевые коммерческие/торговые/маркетинговые затраты;IC ⎯ инвестированный капитал предприятия, определяемый как сумма обязательств и собственного капитала;ICind ⎯ среднеотраслевой инвестированный капитал.

В основе подхода «Custonomics» находится показатель EVAc, принцип расчета которого проиллюстрирован на рис. 1.

Рис.1. Экономически добавленная стоимость, рассчитанная при помощи подхода «Custonomics»


Комплекс проведенных исследований в области интеллектуального капитала показал, что его ключевым компонентом является человеческий ресурс, т.е. вся добавленная стоимость предприятия образуется только при непосредственном участии ее работников. Данный вывод был положен в основу подхода «Workonomics». Предприятие может успешно создавать экономическую прибыль при условии, что добавленная стоимость, которую приносит один ее работник, будет существенно превышать установленный среднеотраслевой показатель. Формула расчета экономической прибыли в данном случае принимает следующий вид:

или

где EVAw ⎯ экономическая прибыль, созданная работниками предприятия

(5)

(6)

(7)

(8),

;VA ⎯ добавленная стоимость предприятия;VAind ⎯ среднеотраслевая добавленная стоимость;VAind.adj ⎯ скорректированная с учетом размера предприятия среднеотраслевая добавленная стоимость;P ⎯ количество сотрудников предприятия;Pind ⎯ среднеотраслевое количество сотрудников;Costsind.adj ⎯ скорректированные среднеотраслевые материальные издержки.

Расчет показателя экономической прибыли с учетом показателя скорректированных среднеотраслевых материальных издержек приведен на рисунке 2.

Рис. 2. Расчет экономически добавленной стоимость при использовании подхода «Workonomics»


Подход «Supplynomics» учитывает, что измерение экономической добавленной стоимости осуществляется с учетом интеллектуального капитала в области организаций отношений с поставщиками. Если предприятие имеет высокий уровень интеллектуального капитала в области работы с поставщиками, то это дает возможность работать с более низкими материальными затратами, при условии неизменности прочих переменных. Экономия материальных затрат напрямую связана с эффективностью работы оборудования на предприятии. Выявленную связь необходимо как можно скорее устранить для того чтобы у предприятия была возможность получить «чистую» оценку стоимости своих отношений с

(9),

поставщиками. С этой целью предлагается использовать следующую формулу:

где EVAs ⎯ экономическая стоимость, полученная при работе с поставщиками;Costs, Costsind ⎯ материальные и среднеотраслевые материальные издержки;TR, TRind ⎯ выручка и среднеотраслевая выручка;IC, ICind ⎯ инвестированный и среднеотраслевой капитал предприятия;Ф, Фind ⎯ фондоотдача и среднеотраслевая фондоотдача предприятия.

На рис. 3 отображен принцип расчета показателя экономической добавленной стоимости при работе предприятия с поставщиками.

Рис. 3. Расчет экономически добавленной стоимости в рамках подхода «Supplynomics»

Четвертая группа классифицирует интеллектуальный капитал по степени получаемой отдачи от использования капитала в целом. В основе данной группы находится модель остаточной операционной прибыли (Residual Operating Income (REOI)). Модель REOIрассчитывает нематериальную ценность предприятия, которая определяется как разница между ценностью организации и ценностью имеющихся в ее распоряжении нематериальных активов. Получаемая в итоге разница служит индикатором, который показывает способность предприятия использовать свои нематериальные активы с целью опередить находящихся в ее


отрасли конкурентов. Модель остаточной операционной прибыли рассчитывается по следующей формуле:

где ⎯ фундаментальная стоимость собственного капитала, полученная при

(10)

(11)

использовании модели остаточной операционной прибыли;⎯ балансовая стоимость на момент оценивания собственного капитала, чистых

активов и долга;REOIj ⎯ остаточная операционная прибыль в j-ом году;kw ⎯ средневзвешенные затраты на капитал.

Остаточная операционная прибыль, получаемая предприятием, включает в себя группу показателей, характеризующих эффективность использования материальных и нематериальных активов. Предприятия, принадлежащие одной отрасли, как правило,характеризуются в значительной степени идентичной структурой своих активов и,следовательно, могут давать одинаковую отдачу от вложения денежных средств в материальные активы. Внутриотраслевые различия в уровне доходности предприятийзачастую обусловлены исключительностью нематериальных активов [6]. Для расчета различных эффектов от воздействия материальных и нематериальных активов в структуре операционной прибыли используется следующая формула:

где NOPAT ⎯ чистая операционная прибыль;⎯ материальные активы в балансовой оценке;

RONAiavg ⎯ среднеотраслевая рентабельность чистых активов.

Организационно-экономический механизм управления интеллектуальным капиталом

Интеллектуальный капитал играет ключевое значение в развитии авиационной промышленности. Проведенное исследование позволило выявить закономерность, что процесс развития авиационной промышленности напрямую связан с качеством интеллектуального капитала. Система управления должна носить комплексный характер, т.е. применяться ко всей организации в целом, принимать во внимание различные особенности интеллектуального капитала, а также интеллектуальных ресурсов, учитывая их синергетический эффект, и интегрировать в свою структуру различные инструментарии оценки алгоритма процесса управления [2]. В процессе разработки организационно-экономического механизма управления организация должна представляться в виде системы трансформации его ресурсов.

Трансформация ресурса представляет процесс его использования в текущей деятельности предприятия для достижения поставленных целей. Субъектом управления в данном случае может выступать орган, главной функцией которого является управление интеллектуальным капиталом организации, а объектом управления будет являться система,включающая в себя все ресурсы и взаимосвязи организации. Система взаимосвязи ресурсов должна способствовать их трансформации, т.е. развивать способность одних ресурсов улучшать или создавать другие в рамках деятельности организации. Процесс управления должен иметь вектор направленности в сторону достижения определенных целей, которые обозначаются целевой функцией «F».

,

,


Построение целевой функции «F» необходимо для определения степени зависимости объекта управления от различных воздействий (в т.ч. управляющих), а также определения критерия эффективности управления. Под критерием эффективности в данном случае возможно использовать трансформацию ресурсов, т.е. их суммарную эффективность. Целевая функция «F» имеет ряд ограничений, приходящихся на область ресурсов самой организации (их возможного отсутствия или ограниченности), установленной нормы доходности, а также ограничения, вызываемые спецификой работы самой организации. Задача управления в данном случае заключается в нахождении субъектом управления таких решений, в процессе реализации которых, субъект управления мог бы получать максимальный результат. Следовательно, управление в области интеллектуального капитала должно иметь вектор направленности в сторону оптимизации значений целевой функции «F

(12)

(13)

»[4]. Оптимизация целевой функции «F» может бы представлена в следующем виде:

где Eik ⎯ эффективность использования интеллектуальных ресурсов;⎯ ресурсы предприятия.

Основные ограничения, которые предполагают использование оптимизационной целевой функции «F».

где Ir ⎯ доходность, рентабельность деятельности предприятия, измеряемая в %;N ⎯ принятая минимальная норма доходности, рентабельности в текущем периоде.

Только в такой постановочной форме задача управления интеллектуальным капиталом будет эффективна для авиационных предприятий, комплексов и наукоемких производств.Одна из ключевых особенностей авиационной промышленности заключается в том, что работающие в ней предприятия и комплексы крайне нуждаются в адаптивном подходе управления, в основе которого должен находиться синергетический эффект, полученный от грамотно задействованного интеллектуального капитала. Следует учитывать, что не только исключительность интеллектуального капитала оказывает влияние на работу организации, но и традиционные материальные ресурсы. Эффективный процесс управления невозможен без учета взаимного влияния ресурсов, а значит, необходимо найти правильное соотношение инвестиций. Принцип всестороннего анализа ресурсов организации с возможностью выделения в них такой составляющей как интеллектуальный капитал полностью подходит для авиационной промышленности или других наукоемких предприятий. Для разработки механизма управления интеллектуальным капиталом с возможностью комплексного использования его в структуре деятельности авиационных предприятий (организаций) необходимо, чтобы объект управления был представлен трансформационной системой ресурсов. Интеллектуальные ресурсы, как правило, имеют неаддитивный характер и не могут быть точно структурированы и описаны современными моделями, поэтому необходимо разработать комплексный подход.

Организационно-экономический механизм в области управления интеллектуальным капиталом представляет собой техническую систему, которая необходима для достижения поставленных организацией целей, при помощи симбиотического соединения действующей экономической модели с интеллектуальным капиталом. Организационной составляющей данного механизма является технология, представленная в виде алгоритма, в состав которого входят следующие основные этапы:

,

,


1. Проведение анализа основных целей, стратегии организации, определение доминирующей цели в управлении интеллектуальным капиталом.

2. Анализ общего ресурсного портфеля организации, с последующим построением дерева ресурсов.

3. Формирование оценки относительной важности имеющихся в распоряжении организации ресурсов, необходимых для создания ценности.

4. Построение трансформационной матрицы, которая служит инструментом для описания трансформации различных групп ресурсов.

5. Определение степени важности процесса трансформации ресурсов в работе организации.

6. Обработка групп данных, извлеченных из трансформационной матрицы, с последующим представлением их в удобной для проведения анализа форме.

7. Построение и анализ графика влияния и диаграммы сопоставления значимости ресурсов, с целью внесения необходимых изменений в систему распределения ресурсов в организации.

8. Анализ и оценка работы интеллектуального капитала в структуре трансформационной матрицы.

Рассмотренная в структуре алгоритма трансформационная матрица является особым инструментом отображения допустимых возможностей трансформации ресурсов и может быть построена из данных ресурсного дерева. Каждая отдельная ячейка матрицы описывается элементом ij и представляет собой степень влияния на изменение i-го ресурса строки, отраженной в j-том ресурсе столбца. Степень влияния в данном случае должна устанавливаться только экспертным путем, исходя из списка установленных организацией целей (табл.1).

Таблица 1Трансформационная матрица

Ресурсы, i Ресурсы, j

1 2 … j … Сумма строки1 11 12 … 1j … A1

2 21 22 … 2j … A2

… … … … … … …i i1 i2 … … … Ai

… … … … … … …n n1 n2 … nj … Ani

Сумма столбца c1 c2 … cj … I

Сумма i-той строки, которая состоит из суммы значимости изменений, которые производятся i-тым ресурсом, показывает реальную значимость i-го ресурса. Проведя процесс сопоставления суммы строк и столбцов для каждого вида ресурса, можно получить вывод об уровне его эффективности в структуре предприятия. Основными компонентами анализа предложенной трансформационной матрицы являются «график влияния» и «диаграмма сопоставления значимостей».

Построение «графика влияния» осуществляется в двух координатах: экспертная важность ресурса (bi) и коэффициент степени влияния (kj). Коэффициент влияния

(14),

рассчитывается с учетом трансформационных ресурсов по следующей формуле:

где Ai ⎯ сумма всех трансформационных потоков, исходящих из ресурса;cj ⎯ сумма всех трансформационных потоков, входящих в ресурс.


Дополнительным элементом анализа существующей трансформации ресурсов служит «диаграмма сопоставления значимостей», которая совместно с «графиком влияния» базируется на экспертной и реальной значимости ресурсов. Реальная значимость ресурсов позволяет определить их настоящую ценность, в то время как экспертная ⎯ ожидаемую, к которой предприятию необходимо стремиться. Осуществляя процесс управления,необходимо стремиться, чтобы представленные значимости ресурсов нашли максимальныйспособ сближения. После проведения анализа «графика влияния» и «диаграммы сопоставления значимостей» руководством предприятия изучаются возможности модернизации трансформационной составляющей [7].

Одной из важных составляющих процесса управления и неотъемлемой частьюпредлагаемой технологии (алгоритма) является процесс оценки интеллектуального капитала.Оценка интеллектуального капитала, как правило, сопряжена с проблемой разнородности его компонентов и, как следствие, с трудностью в поиске общей единицы, пригодной для его измерения. В результате исследования были отобраны следующие две величины для его измерения: «сила интеллектуального капитала» (определяет добавленную стоимость) и «рычаг интеллектуального капитала» (отражающий взаимосвязь между структурным и человеческим капиталом). Сила интеллектуального капитала представляется множителем,позволяющим определить уровень влияния интеллектуального капитала на формирование добавочной стоимости. Данный множитель определяет уже существующий интеллектуальный капитал и позволяет рассчитать возможную сумму прироста добавленной стоимости, которая может сформироваться из его отдельных составляющих. Сила влияния

(15),

, (16)

интеллектуального капитала рассчитывается по следующей формуле:

где Fik ⎯ сила влияния интеллектуального капитала;ki ⎯ коэффициент (множитель) влияния i-го интеллектуального ресурса.

Особое место в структуре интеллектуального капитала занимает человеческий капитал (Human Capital (HC)). На сегодняшний день модели оценки человеческого капитала чаще всего применяются в корпоративном управлении по трем направлениям: здравоохранение, образование, лояльность. Финансовые менеджеры рассматривают данные направления как текущие издержки, которые находятся в основе рычага. Эффект интеллектуального рычага в данном случае определяется следующей формулой [9]:

где HRL ⎯ рычаг интеллектуального капитала;Rt ⎯ рентабельность предприятия после проведения мероприятий по развитию человеческого капитала;CCihr ⎯ стоимость капитала, направляемого на финансирование процессов развития;Ihr ⎯ объем инвестиций в человеческий капитал;It ⎯ общий объем инвестиций предприятия.

С целью получения практических результатов по исследованию модифицированного организационно-экономического механизма управления, построенного на использовании атрибутов интеллектуального капитала и трансформации ресурсов, было выбрано предприятие АО «Авиаавтоматика» им. В.В. Тарасова». Выбор данного предприятия в качестве объекта для исследования обуславливается незначительной долей нематериальных активов (≈ 6%) в структуре внеоборотных активов. Данный показатель говорит о том, что предприятие имеет довольно устойчивую базу для дальнейшего развития интеллектуального капитала и его производных элементов. Развитие деятельности предприятия в области

50 Е.В. Джамай, А.А. Сазонов, С.С. Демин изучения интеллектуального капитала привело к формированию у руководства нового видения, которое подразумевает организацию работы предприятия по принципу «Open Space» (открытого пространства) с центрами компетенций, автоматизированным робототехническим производством и развитой корпоративной культурой.

Для определения эффективности использования интеллектуального капитала с учетом новой технологии в организационно-экономическом механизме управления предприятием АО «Авиаавтоматика» им. В.В. Тарасова» необходимо провести его оценку. С учетом российской практики оценка интеллектуального капитала может быть произведена следующими методами: на основе использования коэффициента Тобина, метода рыночной капитализации и метода интеллектуальной добавленной стоимости А. Пулика (табл.2). Коэффициент Тобина представляет собой аналитический коэффициент, который отражает инвестиционную привлекательность предприятия. Значение q-отношения в значительной степени определяется «гудвиллом», который не отражается в структуре баланса, но участвует в формировании оценки предприятия рынком.

Анализ деятельности предприятия проводился за период с 2012 по 2017 гг. В границах рассматриваемого периода у предприятия наблюдался незначительный рост интеллектуального капитала. В начале 2016 года руководство предприятия приняло управленческое решение по внесению существенных изменений в организационную составляющую механизма управления. Оценка эффективности предложенных изменений рассчитывалась при помощи коэффициента Тобина (Q-Tobin). Данный коэффициент составлял к концу 2015 г. ≈ 1,19, к началу 2017 года он существенно увеличился до отметки в 1,85.

Таблица 2 Основные методы оценки интеллектуального капитала (ИК)

Наименование Формула Вывод

Коэффициент Тобина

(Q-Tobin)

Q>1 ⎯ объект имеет крайне высокое значение ИК. Q<1 ⎯ объект имеет крайне низкое значение ИК.

Метод рыночной

капитализации

ИК>0 ⎯ наличие ИК. ИК<0 ⎯ отсутствие ИК.

Метод интеллектуальной

добавленной стоимости А. Пулика

CEE ⎯ эффективность использования задействованного капитала в формировании добавленной стоимости. HCE ⎯ эффективность использования человеческого капитала в формировании добавленной стоимости. SCE ⎯ эффективность использования организационного капитала в формировании добавленной стоимости.

Метод VAIC определяет покомпонентное влияние интеллектуального капитала на результаты деятельности предприятия

Проведенное исследование показало, что коэффициент Тобина q>1, следовательно,

рыночная стоимость превышает балансовую стоимость активов предприятия, что говорит об увеличении эффективности управленческой деятельности. Оценка интеллектуального капитала при помощи коэффициента Тобина накладывает определенные ограничения, к примеру, расчет деловой репутации производится только из оценки интеллектуального капитала без учета других факторов.


Метод рыночной капитализации выступает одним из основных вариантов доходного

подхода, использующегося при оценке действующего бизнеса предприятия. Использовав данный метод для расчета интеллектуального капитала на предприятии АО «Авиаавтоматика» им. В.В. Тарасова» за период с 2012 по 2017 гг. были получены следующие данные: в 2012 году интеллектуальный капитал составлял 987 млн. руб., в 2017 году ⎯ 1580 млн. руб. В течение анализируемого периода наблюдался стабильный рост интеллектуального капитала (≈ 42,5 %), что составляет ≈ 17,9 % рыночной стоимости предприятия.

Для формирования завершающей оценки эффективности использования интеллектуального капитала необходимо применить метод интеллектуальной добавленной стоимости, разработанный А. Пуликом. Выполнив все необходимые расчеты, были установлены границы показателя VAIC на предприятии: 5<VAIC<8. Данные расчеты позволяют придти к выводу, что на предприятии человеческий капитал задействован не эффективно. Метод, предложенный А. Пуликом, является наиболее эффективным, т.к. строится на использовании данных, полученных из бухгалтерской отчетности предприятия [8]:

⎯ публичная информация всегда в полном объеме проверяется экспертами и аудиторскими компаниями, что практически полностью исключает нахождение в ней возможных ошибок или неточностей;

⎯ применение данного метода позволяет предприятию выделить уже действующие факторы интеллектуального капитала и разработать механизмы управления, способные повысить их эффективность, тем самым позволив максимизировать общую стоимость предприятия;

⎯ применение показателей эффективности необходимо для получения точной оценки роли и значения интеллектуального капитала в процессе создания стоимости предприятия.

В результате практического использования различных зарубежных методов оценки интеллектуального капитала, наиболее полную и точную оценку позволяет получить метод А. Пулика, т.к. только в его основе находится интегральная оценка эффективности использования элементов интеллектуального капитала в деятельности предприятия. Необходимо отметить, что ключевой составляющей данного метода является установление двусторонней зависимости между двумя видами капитала: человеческим и структурным. Полученные практические данные в результате использования метода А. Пулика позволили сформировать четыре гипотезы повышения уровня интеллектуального капитала.

1. EVA, Q-Tobin являются «proxy» индикаторами отдачи от интеллектуального

капитала. 2. Интеллектуальные ресурсы предприятия могут быть оценены на основании

открытой информации (годовых отчетов компании, информации рейтинговых и рекрутинговых агентств, информации, представленной на сайтах компании).

3. На результативность трансформации интеллектуального капитала оказывают влияние внешние (страна, отрасль и т.д.) и внутренние (конфигурация интеллектуальных ресурсов, возраст, пол и т.д.) факторы.

4. Существует комплементарность интеллектуальных ресурсов и уровень ее силы напрямую зависит от ряда внешних факторов.


Выводы В результате проведенного исследования работы предприятий авиационной

промышленности в условиях инновационной (новой) экономики, а также полученных в ходе исследования оценок, включая апробированные и практически подтвержденные данные, были получены следующие выводы:

1. Долгосрочные инвестиции в авиационную промышленность с высоким уровнем риска имеют отрицательную добавленную стоимость.

2. Срок окупаемости инвестиций в R&D investments (НИОКР) более 5 лет, необходимость повсеместного внедрения автоматизированной системы проектирования и управления опытно-конструкторскими работами (к примеру, цифровая модель «CATIA-3D», разработанная независимой дочерней компанией Dassault Systems (Франция), которая позволяет командам специалистов вести незамедлительный обмен данными для ускорения процесса проектирования летательных судов).

3. Основной источник устойчивого роста ⎯ структурный капитал, в составе которого находится индикатор Hull Moving Average (HMA), позволяющий отслеживать рыночную тенденцию в том виде, в котором она развивается в настоящий момент.

4. Отрицательная отдача от инвестиций в отношенческий капитал (известность бренда, наличие филиалов и представительств, качество сайта и т.д.)

5. Получение более высокой отдачи от инвестиций в интеллектуальный капитал на развивающихся европейских рынках.

6. Отношенческий и структурный капитал имеют высокую степень комплементарности (R&D инвестиции + HMA + внедрение ERP и QM + известность бренда + цитируемость в Интернете).


1. Арсеньева Н.В. Оценка инновационного потенциала и инновационной активности машиностроительного предприятия // Экономика и управление в машиностроении. 2010. №3. С. 7-9.

2. Внучков Ю.А., Хмелевой В.В. Инновации как важнейший фактор повышения конкурентоспособности национальной продукции машиностроительных предприятий // Научные труды (Вестник МАТИ). 2010. № 17(89). С. 250-255.

3. Внучков Ю.А., Московский В.А., Лукин Е.И. Особенности разработки проектов по коммерциализации научно-технических новшеств // Научные труды (Вестник МАТИ). 2011. № 18(90). С. 189-192.

4. Джамай Е.В., Демин С.С., Сазонов А.А. Способы повышения экономической эффективности инновационной деятельности предприятия на основе комплексного анализа инновационного потенциала и интеллектуальных ресурсов // Научный Вестник ГосНИИГА. 2018. № 22(333). С. 118-129.

5. Джамай Е.В., Зинченко А.С., Боброва М.Б. Методы управления финансированием в основной капитал предприятия // Вестник университета. 2017. №3. С. 113-115.

6. Джамай Е.В., Анисимов Ю.П., Повеквечных С.А. Исследование проблем оценки экономической эффективности инвестиций в инновационные проекты на предприятиях наукоемких отраслей промышленности // Финансы. Экономика. Стратегия. 2014. №5. С. 25-31.

7. Зинченко А.С., Сазонов А.А., Юдин М.В. Теоретический анализ особенностей оценки инвестиционных проектов // Вестник Университета. 2016. №2. С. 119-121.

8. Клочкова Н.В., Беляева Е.Е. Особенности оценки интеллектуального капитала энергетических компаний // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2014. №1. С. 86-90.

9. Осколкова М.А. Интеллектуальный капитал в оценке инвестиционной привлекательности компаний // Управление корпоративными финансами. 2012. №6. С. 348-358.


10. Сазонов А.А., Михайлова Л.В., Комонов Д.А. Исследование теоретических аспектов оценки стоимости инновационно активного предприятия // Вестник университета. 2018. №4. С. 35-38.

11. Сазонов А.А., Михайлова Л.В., Колосова В.В. Рыночная стоимость капитала предприятия как основа реализации его конкурентной стратегии в условиях инновационного развития // Вестник МГОУ. 2017. № 4. С. 118-125.

REFERENCES

1. Arsen'eva N.V. Otsenka innovatsionnogo potentsiala i innovatsionnoj aktivnosti mashinostroitel'nogo predpriyatiya [Assessment of innovative potential and innovative activity of machine-building enterprise].EHkonomika i upravlenie v mashinostroenii=Economics and management in mechanical engineering, 2010, no. 3, pp. 7-9. (In Russian)

2. Vnuchkov Yu.A., Khmelevoy V.V. Innovatsii kak vazhnejshij faktor povysheniya konkurentosposobnosti natsional'noj produktsii mashinostroitel'nykh predpriyatij [Innovations as the most important factor of increase in competitiveness of national production of machine-building enterprises]. Nauchnye trudy (Vestnik MATI) =Scientific works(Bulletin of the Moscow Aviation Institute of Technology), 2010, no. 17(89), pp. 250-255. (In Russian)

3. Vnuchkov Yu.A., Moskovskiy V.A., Lukin E.I. Osobennosti razrabotki proektov po kommertsializatsii nauchno-tekhnicheskikh novshestv [Features of development of projects on commercialization of scientific and technical innovations] .Nauchnye trudy (Vestnik MATI)= Scientific works(Bulletin of the Moscow Aviation Institute of Technology), 2011, no. 18(90), pp. 189-192. (In Russian)

4. Dzhamay E.V., Demin S.S., Sazonov A.A. Sposoby povysheniya ehkonomicheskoj ehffektivnosti innovatsionnoj deyatel'nosti predpriyatiya na osnove kompleksnogo analiza innovatsionnogo potentsiala i intellektual'nykh resursov [Ways of increase in economic efficiency of innovative activity of the enterprise on the basis of the complex analysis of innovative potential and intellectual resources].Nauchnyj Vestnik GosNIIGA=Scientific Bulletin of the State Scientific Research Institute of Civil Aviation. 2018, no. 22(333), pp. 118-129. (In Russian)

5. Dzhamay E.V., Zinchenko A.S., Bobrova M.B. Metody upravleniya finansirovaniem v osnovnoj kapital predpriyatiya [Methods of management of financing in fixed capital of the enterprise] .Vestnik universiteta=University Bulletin, 2017, no. 3, pp. 113-115. (In Russian)

6. Dzhamay E.V., Anisimov Yu.P., Povekvechnykh S.A. Issledovanie problem otsenki ehkonomicheskoj ehffektivnosti investitsij v innovatsionnye proekty na predpriyatiyakh naukoemkikh otraslej promyshlennosti [Research of problems of assessment of economic efficiency of investments into innovative projects at the enterprises of the knowledge-intensive industries]. Finansy. EHkonomika. Strategiya=Finance. Economy. Strategy, 2014, no. 5, pp. 25-31. (In Russian)

7. Zinchenko A.S., Sazonov A.A., Yudin M.V. Teoreticheskij analiz osobennostej otsenki investitsionnykh proektov [Theoretical analysis of features of assessment of investment projects].Vestnik Universiteta =University Bulletin, 2016, no. 2, pp. 119-121. (In Russian)

8. Klochkova N.V., Belyaeva E.E. Osobennosti otsenki intellektual'nogo kapitala ehnergeticheskikh kompanij [Features of assessment of the intellectual capital of the energy companies].Vestnik Ivanovskogo gosudarstvennogo ehnergeticheskogo universiteta=Bulletin of Ivanovo State Energy University, 2014, no. 1, pp. 86-90. (In Russian)

9. Oskolkova M.A. Intellektual'nyj kapital v otsenke investitsionnoj privlekatel'nosti kompanij [The intellectual capital in assessment of investment attractiveness of the companies] .Upravlenie korporativnymi finansami=Corporate finance management, 2012, no. 6, pp. 348-358. (In Russian)

10. Sazonov A.A., Mikhajlova L.V., Komonov D.A. Issledovanie teoreticheskikh aspektov otsenki stoimosti innovatsionno aktivnogo predpriyatiya [Research of theoretical aspects of estimation of cost of innovatively active enterprise].Vestnik universiteta= University Bulletin, 2018, no. 4, pp. 35-38 (In Russian).


11. Sazonov A.A., Mikhajlova L.V., Kolosova V.V. Rynochnaya stoimost' kapitala predpriyatiya kak osnova realizatsii ego konkurentnoj strategii v usloviyah innovatsionnogo razvitiya [The market value of the capital of the enterprise as a basis of realization of his competitive strategy in the conditions of innovative development].Vestnik MGOU=Bulletin of MGOU, 2017, no. 4, pp. 118-125. (In Russian)


Джамай Екатерина Викторовна, доктор экономических наук, доцент, ученый секретарь, ФГУП «Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова», Министерство промышленности и торговли Российской Федерации, ул. Авиамоторная, д. 2, Москва, Российская Федерация, 111116; e-mail: [email protected].

Сазонов Андрей Александрович, кандидат экономических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», Министерство образования и науки Российской Федерации, Волоколамское шоссе, д. 4, г. Москва, Российская Федерация, 125993; e-mail: [email protected]. Демин Сергей Сергеевич, доктор экономических наук, доцент, заместитель генерального директора, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, д. 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail: [email protected].

ABOUT THE AUTHORS

Dzhamay Ekaterina V. Doctor of Economic Sciences, Associate Professor, Scientific Secretary of the Institute, Central Institute of Aviation Motors, Ministry of the Industry and Trade of the Russian Federation, Aviamotornaya Street, 2, 111116 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected].

Sazonov Andrey A. Candidate of Economic Science, Assistant Professor, Moscow Aviation Institute (National Research University), Ministry of Education and Science of Russian Federation, Volokolamskoe Highway, 4, 125993 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected].

Demin Sergey S., Doctor of Economic Sciences, Associate Professor, Deputy General Director, The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected].







2018 НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ ГА № 24 УДК 004.003.13:629.73 МЕХАНИЗМ ОЦЕНКИ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ НА ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ АВИАСТРОЕНИЯ

С.С. ДЕМИН1, А.А. ЕРМАКОВ2 1Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации,

Москва, Российская Федерация 2Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Москва,

Российская Федерация

Аннотация. В современных инновационных и экономических условиях одним из основных направлений дальнейшего развития высокотехнологичных предприятий авиастроения является внедрение прогрессивных информационных систем менеджмента. Ранее данной проблеме не уделялось должного внимания, что привело к существенному отставанию отечественных предприятий авиастроения в этом направлении. Однако проектирование и внедрение информационных систем в высокотехнологичном производстве требует значительных инвестиций. Поэтому в сложившейся ситуации особый интерес представляет разработка методов анализа экономической целесообразности внедрения информационных систем менеджмента в авиационной промышленности в современных экономических условиях. В статье рассматривается необходимость оценки экономической целесообразности внедрения информационных систем на высокотехнологичных предприятиях авиастроения, которая позволяет не только оценить, насколько эффективно предприятие использует информационные системы, но и может служить полноценным инструментом управления проектом внедрения системы на предприятии.

Ключевые слова: информационная система; высокотехнологичное предприятие; авиастроение;

экономическая целесообразность, проектирование, внедрение, анализ

MECHANISM FOR ASSESSING THE ECONOMIC FEASIBILITY OF INTRODUCTION OF INFORMATION SYSTEMS IN THE HIGH-TECH

AEROSPACE ENTERPRISES

S.S. DEMIN1, A.A. ERMAKOV2 1The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Moscow, Russian Federation

2 Moscow Aviation Institute (National Research University), Moscow, Russian Federation

Abstract. In current economic conditions, one of the major directions of further development of high-tech enterprises recognized aerospace information systems and introduction of advanced technologies. Previously the problem was neglected, resulting in a significant backlog of domestic defense organizations of the industry in this direction. However, the design and implementation of information systems in the high-tech production requires significant investments. Therefore, in the present economic situation of particular interest is the development of methods for the analysis of economic feasibility of introduction of information systems management in the defense industry in the current economic conditions. This article deals with the need to evaluate the economic feasibility of introduction of information systems in the high-tech aerospace enterprises, which not only allows you to assess how effectively the company uses information systems, but also can serve as a fully-fledged tool for project management system implementation in the company.

56 С.С. Демин, А.А. Ермаков

Keywords: information system, a high-tech enterprise, aviation industry, economic feasibility,

design, implementation, analysis

Введение

Согласно требованиям и положениям «Стратегии развития авиационной промышленности Российской Федерации на период до 2030 года», подготовленной Министерством промышленности и торговли Российской Федерации в соответствии с федеральным законом Российской Федерации от 28 июня 2014 г. № 172-ФЗ «О стратегическом планировании в Российской Федерации», а также Государственной программы Российской Федерации «Развитие авиационной промышленности на 2013-2025 годы», утвержденной Постановлением Правительства Российской Федерации от 15 апреля 2014 года № 303 (с изменениями на 30 марта 2018 года)1 авиационная промышленность является одним из основных компонентов системы обороны и безопасности страны, является отраслью высокотехнологического сектора, которая обладает потенциалом «интеллектуализации» структуры ВВП, отхода от сырьевой модели развития экономики страны, опережающего развития экспорта наукоемкой машинно-технической продукции и импортозамещения.

В результате выполнения предполагаемых мероприятий по реализации указанной Стратегии будут достигнуты следующие показатели:

1. Российская Федерация продолжит занимать лидирующую позицию среди стран - производителей авиационной техники. При этом будет обеспечен необходимый уровень безопасности полетов, а также будут достигнуты заданные летно-технические и тактико-технические характеристики авиационной техники гражданского, двойного и военного назначения.

2. Ежегодная выручка от продаж на экспорт авиационной техники гражданского, двойного и военного назначения в 2025 г. предположительно составит 9,7 млрд. долл., а в 2030 г. – 14,4 млрд. долл.

3. Производительность труда в авиационной и смежных с ней отраслях при создании авиационной техники гражданского, двойного и военного назначения составит в 2025 г. предположительно 8,1 млн. руб. на чел., а в 2030 г. – 10,5 млн. руб. на чел.

4. В результате реализации указанной Стратегии авиационная промышленность России станет одним из основных сегментов высокотехнологичной промышленности страны, обеспечивая эффективное использование более 0,5 млн. рабочих мест в авиастроении и смежных отраслях. При этом будет создан на новом технологическом и инновационном уровне экспортный потенциал гражданского и военного авиастроения на основе лидерства отрасли в части авиационных материалов и технологий.

Основные планируемые результаты реализации Государственной программы Российской Федерации «Развитие авиационной промышленности на 2013-2025 годы» состоят в реализации основных положений указанной Стратегии. При этом предполагаются изменения за годы выполнения Государственной программы следующих показателей развития отрасли с 2014 года до 2025 года:

- повышение выручки отрасли авиастроения с 504 млрд. руб. до 1776 млрд. руб.; - повышение доли российских производителей гражданской авиационной продукции на

мировом рынке с 1,1 % до 3,6 %; - увеличение ежегодного количества поставляемых самолетов гражданского и военного

назначения с 102 штук до 298 штук; - повышение производительности труда на промышленных предприятиях отрасли

авиастроения с 1,5 млн. руб./чел. до 14,5 млн. руб./чел.; 1 По данным сайта «Минпромторг / Aviation Explorer», https://www.aex.ru/docs/8/2017/10/13/2666/

Механизм оценки экономической целесообразности внедрения информационных систем на высокотехнологичных предприятиях авиастроения 57

- увеличение доли российских производителей военной авиационной продукции на мировом рынке с 12,5% до 12,9 %;

- увеличение ежегодного количества поставляемых вертолетов гражданского и военного назначения с 262 шт. до 465 шт.

Нормативно-правовые документы по долгосрочному развитию авиационной промышленности России полностью определяют требования к модельному ряду разрабатываемых и производимых летательных аппаратов, их двигателей и составных частей, приборов, агрегатов, авионики, комплектующих изделий, материалов и авиационных технологий.

Анализ производства основного модельного ряда летательных аппаратов, разрабатываемых и производимых авиационной промышленностью, затрагивает следующие ключевые проекты отечественного авиастроения: в самолетостроении - SSJ-100, МС-21, Ил-476; в вертолетостроении - Ка-62, Ми-38, перспективный скоростной вертолет, перспективный легкий вертолет; в авиационном двигателестроении - SAM-146, ВК 2500, ПД-14; в авиационном агрегатостроении и приборостроении – теплообменники и инерциальная навигационная система, интегрированная модульная авионика и полностью электрический самолет.

Требования к разработке и производству модельного ряда летательных аппаратов отечественной авиационной промышленности, в свою очередь, определяют научные подходы к информационным системам сфер автоматизации авиастроительного производства, а также внедрению информационных систем, применяемых при создании летательных аппаратов.

В современных экономических условиях одним из основных направлений дальнейшего развития предприятий авиастроительного комплекса признано внедрение прогрессивных информационных систем и технологий, в том числе процессно-ориентированных информационных систем менеджмента (ERP-систем).

Важнейшим вопросом является сам выбор информационных систем для предприятий авиастроения. Выбор концепции разработки системы предполагает сравнение различных программных решений, программно-аппаратных платформ, разработчиков, моделей жизненного цикла разработки системы, архитектур развертывания. При этом формируется концепция разработки и внедрения информационной системы для каждого конкретного предприятия авиастроения. Под этой концепцией понимается следующая совокупность:

- комплекс решений по базовой системе, на основе которой разрабатывается информационная система;

- анализ жизненного цикла информационных систем; - комплекс организационных решений; - все виды информационного обеспечения. Концепция разработки информационных систем характеризуется функциональностью

самой системы, сроками, стоимостью и рисками ее разработки, а также рисками от внедрения и эксплуатации (табл. 1).

Основными критериями при выборе концепции разработки информационной системы предприятия авиастроения являются затраты на разработку и внедрение, поддержку и прибыль от внедрения. Общая стоимость владения представляет собой сумму затрат на технические и программные средства за полный срок разработки и использования информационной системы.

Построение рациональных решений информатизации может базироваться на использовании различных критериев.


Одним из традиционных критериев в этой области является экономический критерий оценки варианта принимаемого решения, базирующийся на понятии экономической целесообразности, подразумевающей отношение планируемых доходов к предполагаемым затратам2.

Таблица 1

Основные характеристики концепции разработки информационных систем

для предприятий авиастроения

№ п/п

Вариант внедрения существующих информационных систем Вариант внутрикорпоративной разработки

1

Функциональность базовой информационной системы (под базовой системой понимается готовое программное обеспечение, требующее некоторой доработки под конкретные требования предприятия, связанные со спецификой деятельности)

-

2 Сроки внедрения информационных систем, включающие, в том числе сроки необходимых доработок базовой системы

Сроки разработки и внедрения информационных систем

3 Стоимость внедрения и сопровождения информационных систем, включая стоимость необходимых доработок базовой системы

Стоимость разработки, внедрения и сопровождения информационных систем

4 Риски разработки, внедрения и сопровождения информационных систем

Риски разработки, внедрения и сопровождения информационных систем

При выборе концепции внедряемой (разрабатываемой) информационной системы также необходимо учитывать основные риски и управлять рисками (табл. 2). Так, инвестиции в информационные технологии, в отличие от инвестиций в основные средства, практически невозможно возместить в случае неудачи проекта внедрения. Поэтому анализ и управление рисками играет важную роль.

В отличие от результатов использования ERP-системы, затраты лучше подвержены фактическим измерениям. Поэтому в качестве первого приближения оценки привлекательности мероприятия по внедрению готовой или разработке новой информационной системы может выступать относительная оценка затрат для различных вариантов функционирования выбранной информационной системы.

Информационные системы могут быть эффективно внедрены только при условии проведения комплекса работ по оценке экономической целесообразности внедрения ИТ, а также по определению технико-экономических и других рисков, сопутствующих такому внедрению.

2 Словарь финансово-экономических терминов. – М.: Финансовый университет, 2018 г.


Таблица 2

Классификация рисков разработки и внедрения информационных систем для предприятий авиастроения

Признак классификации

Риски Описание рисков

Классификация по источникам риска

Временные Неверные временные оценки работ приводят к отставанию от графика.

Бюджетные Заниженная стоимость работ приводит к превышению сметы.

Риски разработки Неэффективное взаимодействие предприятия и разработчика системы приводит к сбоям при установке системы.

Процессные Отсутствие необходимого контроля (тестирования) приводит к выявлению большого количества ошибок на различных стадиях разработки системы.

Кадровые Недостаточная квалификация персонала снижает эффективность внедрения (использования) системы.

Проектные Неверные требования к проекту информационной системы ведут к большому количеству доработок.

Технологические Выбранная технология может не позволить обеспечить требуемое быстродействие и/или надежность системы.

Классификация по временным характеристикам

Моментальные Последствия носят моментальный характер (например, прекращение проекта, потеря всех данных в результате некоторого сбоя).

Краткосрочные Последствия сказываются в течение краткого промежутка времени (превышение бюджета, сроков).

Долгосрочные Последствия сказываются в течение длительного периода (сбои или недостаточная скорость выполнения запросов в течение всего срока эксплуатации информационной системы).

Классификация по степени воздействия на результат

Незначительные Отклонение характеристик системы от ожидаемых менее 10%, при условии, что эти отклонения не окажут существенное воздействие на работу (например, превышение сметы на разработку на 10%).

Средние Частичные отклонения от запланированных характеристик, оказывающие существенное воздействия на работу.

Критические Потеря всех инвестиций (например, в случае прекращения проекта).

Классификация по стадии жизненного цикла разработки корпоративных информационных систем

Риски разработки системы

Увеличение стоимости и сроков разработки.

Риски внедрения системы

Увеличение стоимости и сроков внедрения.

Риски сопровождения системы

Снижение качества сопровождения системы и уровня пользователей, ухудшение внутреннего обслуживания и обслуживания поставщиком базовой системы.


Согласно мировой практике, оценки затрат на информационные технологии принято оценивать как совокупность показателей, формирующих так называемую совокупную стоимость владения (Total Cost of Ownership — TCO) информационной системой.

Для расчета эффективности использования ERP-системы необходимо тщательно оценить предстоящие затраты, которые возникнут в течение всего жизненного цикла системы.

В отличие от результатов использования ERP-системы, затраты лучше подвержены фактическим измерениям. Поэтому в качестве первого приближения оценки привлекательности мероприятия по внедрению информационной системы может выступать относительная оценка затрат для различных вариантов функционирования информационной системы. Кроме того, качественный мониторинг затрат позволяет проектировщику системы вовремя принимать решение и ориентироваться в более или менее эффективных инструментариях.

Оценка затрат в большой степени зависит также от точки рассмотрения затрат по отношению к процессам жизненного цикла внедряемой информационной системы.

В контексте оценки затрат на информационные системы по отношению к процессам жизненного цикла системы следует отметить, что:

- фазы создания и эксплуатации системы определяют точки рассмотрения затрат и могут выступать объектами оценки;

- стадии создания системы являются объектами оценки и определяют совокупность методов оценки затрат;

- процессы жизненного цикла системы определяют статьи затрат и также могут выступать объектами оценки (центрами затрат).

Совокупная стоимость владения по методике TCO формируется по группам и статьям затрат, как показано на рис. 1.

Период, выбранный для расчета TCO, влияет на результаты сравнения, поскольку единовременные затраты (покупка лицензий, внедрение, покупка технических средств, обучение) и постоянные затраты (годовое обслуживание, обновление версий, зарплата сотрудников отдела информационных технологий) могут изменяться со временем. В зависимости от масштаба разрабатываемой системы используются периоды от 3 до 10 лет. Расчет TCO дает понимание структуры затрат на информационную систему, а следовательно, и указывает на пути сокращения этих затрат.

Совокупная стоимость владения информационной системой

Условно-прямые затраты

Условно-косвенные затраты

Невидимые затраты

На оборудование

На программное обеспечение

На персонал

На сопровождение и

развитие

На связь и коммуникации

На оборудование

На программное обеспечение

На персонал и управление

На развитие

На сетевые средства и

коммуникации

Затраты пользователя

Простои

Рис. 1. Состав групп и статей затрат на внедрение информационных систем в авиастроении и смежных отраслях


Кроме ТСО могут быть использованы также другие методы, среди которых можно отметить следующие основные: функционально-стоимостной анализ (ФСА); конструктивная модель стоимости COCOMO II (Constructive Cost Model), метод функциональных точек (FPA IFPUG), метод функциональных точек Mark II (MK II FPA); оценка возврата инвестиций (Return on Investment, ROI); стандартные методы оценки экономической эффективности инвестиций (отдача инвестиций: NPV, IRR, PI и др.) 3.

Для предприятий авиастроения в современных условиях рыночных отношений, функционирующих на основе самофинансирования и самоокупаемости и осуществляющих инвестирование (вложение собственных или заемных средств в развитие производства и инфраструктуры, в развитие методов и средств организации управления и производства, т.е. создание тем самым долгосрочной материальной, интеллектуальной и информационной основы своего стабильного развития) очень важным является вопрос о перспективной выгодности инвестирования конечной экономической эффективности вложения средств. В связи с этим, предприятие авиастроения должно, с учетом той или иной степени неопределенности, прогнозировать, какой экономический эффект принесет инвестирование средств в разработку и внедрение новой технологии, метода или средства производства, управления.

При экономической оценке эффективности инвестиционного проекта по внедрению ИС на предприятиях авиастроения можно также использовать широко известные в мировой практике показатели: чистый дисконтированный доход; индекс доходности; внутреннюю норму доходности; срок окупаемости.

Последовательность платежей, разделенных равными интервалами времени, называется равномерной финансовой рентой или потоком платежей. Поток платежей одинакового размера называется постоянной финансовой рентой или аннуитетом (англ. annuity). Если платежи неодинаковы по знаку и размеру, то применяется более общий термин денежный поток (от англ. cash flow). Наиболее точным методом расчёта оценки потока платежей является расчёт с помощью электронных таблиц, например, Microsoft Excel.

Предприятие оплачивает расходы на проектирование автоматизации задачи (Спост) непосредственно перед запуском в эксплуатацию автоматизации задачи (то есть, в 0-й период), поток платежей (табл. 3) формируется следующим образом:

CF = CFпроект – CFотказ;

CFпроект = CIFпроект – COFпроект; (1)

Fотказ = CIFотказ – COFотказ.

Критерий чистой приведенной стоимости NPV – это экономический эффект от реализации

инвестиционного проекта, приведенный по фактору времени к нулевому моменту. NPV характеризует общий абсолютный результат инвестиционного проекта.

Таблица 3

Пример потока платежей по затратам на внедрение информационной системы класса ERP

Период CIFпроект COFпроект CFпроект CIFотказ COFотказ CFотказ CF

0 0 Спост -Спост 0 0 0 -Спост

1-4 0 Зпр + Зтек -(Зпр+Зтек) 0 Стр -Стр Стр–(Зпр+Зтек)

3 Калачанов В.Д., Кобко Л.И. Экономическая эффективность внедрения информационных технологий. - Учеб. пособие. - М.: Изд-во МАИ, 2006.


Для расчета NPV применяется формула:

NPV = ∑= +

N

tt

t

iCF

0 )1( (2)

Пример анализа денежного потока платежей по задаче внедрения ИС при ставке по альтернативным вложениям в год i = 15% приведен в табл. 4.

Таблица 4

Пример анализа денежного потока по проекту внедрения информационной системы для головного предприятия авиастроения

n CF тыс.руб. Cfcum тыс.руб. Кd DCF тыс.руб. DCFcum тыс.руб.

0 -54 460 -54 460 1 -54460 -54460

1 14 380 14 380 0,87 12 504 -41955

2 44 680 44 680 0,76 33 784 -8171

3 46 680 46 680 0,66 30 692 22521

4 46 680 46 680 0,57 26 689 49211

Рассчитаем по построенным потокам платежей основные показатели оценки экономической целесообразности информатизации. Пример расчета данных показателей согласно формулам приведен в табл. 5.

Таблица 5

Пример оценки экономической целесообразности по проекту внедрения информационной

системы класса ERP для головного предприятия авиастроения

Параметр Название параметра Значение параметра NPV Критерий чистой приведенной стоимости 42792,3 тыс.руб. IRR Внутренняя норма прибыли 48% PPs Статический срок окупаемости 1,9 PPd Динамический срок окупаемости 2,84 PI Индекс доходности 1,36

Расчет экономической целесообразности использования информационной системы класса

ERP показывает, что внедрение на предприятии данной ИС принесет предприятию экономический эффект, который достигается за счет качественного улучшения показателей целесообразности управления производственными и технологическими процессами.

Выводы

Применение предлагаемого организационно-экономического механизма оценки экономической целесообразности внедрения информационных систем для предприятий авиастроения обеспечивает достижение цели повышения эффективности инвестиций предприятия в информационные технологии. Экономический эффект достигается за счет следующих выгод:


• снижение риска потери инвестиций предприятия при вложении их в разработку и внедрение неэффективной системы;

• снижение стоимости разработки и внедрения информационных систем; • снижение риска увеличения стоимости проекта в связи с возникновением

незапланированных расходов; • снижение расходов на разработку и внедрение информационной системы на

предприятии за счет затрат на освоение системы сотрудниками (как пользователями, так и специалистами по информационным технологиям).

• включение высокотехнологичных предприятий авиастроения в производственную кооперацию, и, соответственно, взаимодействие с большим количеством внешних объектов (поставщиков, покупателей);

• более длительный жизненный цикл наукоемкой продукции; • работа с большими объемами данных, опытных работ и испытаний; • соблюдение более высоких требований к надежности и качеству продукции; • более высокие производственные, коммерческие и эксплуатационные результаты. Таким образом, каждое предприятие в рамках авиастроения имеет свою специфику,

связанную с выпускаемой продукцией. Такая специфика оказывает влияние как на выбор концепции, так и на методы оценки экономической целесообразности внедрения (разработки) информационных систем на предприятиях авиастроения.


1. Калачанов В.Д., Рыжко А.Л., Рыбников А.И., Шилов А.К. Информационный

менеджмент на предприятии. М: Доброе слово, 2006. 2. Калачанов В.Д., Кобко Л.И. Экономическая эффективность внедрения

информационных технологий:учеб. пособие. М.: Изд-во МАИ, 2006. 3. Калачанов В.Д., Сорокин А.Е., Турищева М.А. Организация производства наукоемкой

продукции в авиастроении. М.: Изд-во Калужского государственного университета, 2011. 495с. 4. Калачанов В.Д. Анализ и учет затрат на создание научно-технической продукции. М.:

Минавиапром, 1989. 142 с. 5. Организация производства:учебник для вузов. Под ред. Туровца О.Г. М.: Экономика и

финансы, 2002. 207 с. 6. Скрипкин К.Г. Экономическая эффективность информационных систем. М.: ДМК

Пресс, 2002. 7. Липаев В.В. Технико-экономическое обоснование проектов сложных программных

средств. М.: СИНТЕГ, 2004. 8. Виленский П.Л., Лифшиц В.Н., Смоляк С.А. Оценка эффективности инвестиционных

проектов: Теория и практика: учеб.пособие. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Издательство "Дело" АНХ, 2008.

9. Старик Д.Э. Расчеты эффективности инвестиционных проектов : учеб. пособие. М.: ЗАО «Финстатинформ», 2001.

10. Демин С.С., Калачанов В.Д., Ефимова Н.С., Канашова Ю.Г. Производство гражданской авиационной техники с учетом повышенных требований экономической безопасности // Научный вестник ГосНИИ ГА. 2018. № 21 (332).

11. Демин С.С., Ратникова Е.А., Бондарев Д.В., Сергеева А.Ю. Техническое регулирование инновационных процессов при производстве авиационной техники с учетом требований экономической безопасности // Научный вестник ГосНИИГА, 2016 . № 2 (325).

12. Сайт «Минпромторг / Aviation Explorer», https://www.aex.ru/docs/8/2017/10/13/2666/


REFERENCES

1. Kalachanov V.D., Ryzhko A.L., Rybnikov A.I., Shilov A.K. Informatsionnyj menedzhment na

predpriyatii [Information management across the enterprise]. М., Dobroe slovo Publ., 2006. (In Russian).

2. Kalachanov V.D., Kobko L.I. Ekonomicheskaya ehffektivnost` vnedreniya informatsionnykh tekhnologij [Economic efficiency of introduction of information technologies]. Tutorial. Moscow, MAI Publ., 2006. (In Russian).

3. Kalachanov V.D., Sorokin A.E., Turischeva M.A. Organizatsiya proizvodstva naukoemkoj produktsii v aviastroenii [Organization of production of science intensive production in the aircraft industry]. Moscow, Kaluga State University Publ., 2011,495 р. (In Russian).

4. Kalachanov V.D. Analiz I uchet zatrat na sozdanie nauchno-tekhnicheskoj produktsii [Analysis and cost accounting to create scientific and technical products]. Moscow, Minaviaprom Publ., 198, 142 р. (In Russian).

5. Organizatsiya proizvodstva [Organization of production]. Textbook for high schools. Ed. Turovets O.G.Мoscow, Ekonomika I financy Publ., 2002, 207 р. (In Russian).

6. Skripkin K.G. Ekonomicheskaya ehffektivnost` informatsionnykh system [Cost-effectiveness information systems]. Мoscow, DMK Press Publ., 2002. (In Russian).

7. Lipaev V.V. Tekhniko-ehkonomicheskoe obosnovanie proektov slozhnykh programmnykh sredstv [Feasibility study for complex software projects]. Moscow, SINTEG Publ., 2004. (In Russian).

8. Vilenskiy P.L., Lifschitz V.N., Smolyak S.A. Otsenka ehffektivnosti investitsionnykh proektov. Teoriya I praktika [Estimation of efficiency of investment projects: theory and practice]. Tutorial. 4 ed., revised. and extras. Мoscow, Delo Anh, Publ., 2008.(In Russian).

9. Starik D.E.Raschety ehffektivnosti investitsionnykh proektov [Calculation of efficiency of investment projects] Tutorial. Moscow, Finstatin form, 2001. (In Russian).

10. Demin S.S., Kalachanov V.D., Efimova N.S., Kanashova Yu.G. Civil aircraft production to meet the increasing demands of economic security. Nauchnyj vestnik GosNII GA=Scientific Bulletin of the State Scientific Research Institute of Civil Aviation. 2018, no. 21 (332). (In Russian).

11. Demin S.S., Ratnikova E.A., Bondarev D.V., Sergeyeva A.Yu. Technical regulation of innovation processes in the production of aviation technology, taking into account the requirements for economic security. Nauchnyj vestnik GosNII GA=Scientific Bulletin of the State Scientific Research Institute of Civil Aviation. 2016, no. 2(325). (In Russian).

12. «Minpromtorg / Aviation Explorer», https://www.aex.ru/docs/8/2017/10/13/2666/


Демин Сергей Сергеевич, доктор экономических наук, доцент, заместитель генерального директора, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, д. 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail: [email protected].

Ермаков Александр Александрович, старший преподаватель кафедры, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), ФГБОУ ВПО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», Министерство образования и науки Российской Федерации, Волоколамское шоссе, д. 4, Москва, Российская Федерация, 125993; e- mail: [email protected].

https://www.aex.ru/docs/8/2017/10/13/2666/



ABOUT THE AUTHORS Demin Sergey S., Doctor of Economic Sciences, Associate Professor, Deputy General Director,

The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected].

Ermakov Alexandr A., Senior Teacher of Department, Moscow Aviation Institute (National Research University), Ministry of Education and Science of Russian Federation, Volokolamskoe Highway, 4, 125993 Moscow, Russian Federation; e- mail: [email protected].


2018 НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ ГА № 24 УДК 351.814.2:656.71

НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕДУР УПРАВЛЕНИЯ АВИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ АЭРОПОРТА

В.Л. ФИЛИППОВ1, Н.И. ОВЧЕНКОВ2

1 ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, г. Москва, Российская Федерация

2 Ярославский государственный университет, г. Ярославль, Российская Федерация

Аннотация. Тенденция развития систем обеспечения и управления авиационной безопасностью объектов транспортного комплекса в последние годы приобрела характер перехода от классических схем нормативно-правового управления к схемам автоматизированного управления, использующего процедуры, где роль человеческого фактора сведена к минимуму. На самом деле в таких системах человеческий фактор далеко не единственный критерий автоматизации. Можно выделить еще целый ряд факторов, которые снижают эффективность управления безопасностью в действующей системе, а их влияние исследуется далеко не в полной мере. Это могут быть проблемы, связанные со временем, с пост-фактумной отработкой ситуативных событий, несистемным сбором и обработкой информации, проблема гипотетичности и потенциальности угроз безопасности, проблема интегральности безопасности и интегральности систем безопасности, проблема неделимости безопасности и проблема уязвимости объектов транспортной инфраструктуры и, наконец, проблемы прогноза развития негативных событий. Учет этих факторов достаточно сложная задача, а ее решение дает заметный эффект только в условиях автоматизированного управления. С другой стороны, учет указанных факторов предполагает наличие некоторой научно-обоснованной методической базы, позволяющей исследовать указанные проблемы в комплексе в рамках единого критерия эффективности управления безопасностью. В работе предлагается и исследуется оригинальный подход авторов к решению обозначенных проблем.

Ключевые слова: безопасность, авиационная безопасность, автоматизированное управление,

моделирование, пространство угроз, плохо формализуемая задача, эвристическая адаптация

SOME PROBLEMS OF AUTOMATION MANAGEMENT

PROCEDURE AVIATION SECURITY AIRPORT

V.L. FILIPPOV1, N.I. OVCHENKOV2

1The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Moscow, Russian Federation 2Yaroslavl State University, Yaroslavl, Russian Federation

Abstract. The trend of development of systems for ensuring and managing aviation security of

transport facilities in recent years has acquired the character of the transition from the classical schemes of regulatory management to automated control schemes using procedures, where the role of the human factor is minimized. In fact, in such systems, the human factor is not the only criterion for automation. There are a number of factors that reduce the effectiveness of security management in the current system, and their impact is not fully investigated. These may be problems related to time, post-factum development of situational events, non-system collection and processing of information, the problem of hypothetical and potential security threats, the problem of integrality of security and integrality of security systems, the problem of indivisibility of security and the problem of vulnerability of transport infrastructure and, finally, the problem of forecasting the development of negative situations. Taking into account all these factors is possible only in the conditions of automated control. On the other hand, taking into account these factors

Некоторые проблемы автоматизации процедур управления авиационной безопасностью аэропорта 67 implies the presence of some scientifically based methodological framework that allows to investigate these problems in a complex within a single criterion of the effectiveness of safety management. The paper proposes and explores the authors ' original approach to solving these problems.

Keywords: security, aviation security, automated control, modeling, threat space, poorly formalized

problem, heuristic adaptation.

Введение

Современные системы обеспечения авиационной безопасности (АБ), особенно в части, касающейся аэропортов, на данном этапе их развития поэтапно становятся системами автоматизированного управления уровнем авиационной безопасности [1]. Этот процесс можно считать вполне естественным, поскольку он вызван определенным несоответствием параметров действующей системы требованиям, выдвигаемым современной действительностью. С целью установления этого несоответствия целесообразно проанализировать проблемы, которые уже сегодня заставляют разработчиков систем обеспечения авиационной безопасности задумываться о стратегии развития таких систем.

Анализ проблем и постановка задачи

В основу анализа положен системотехнический подход, который открывает возможность исследования указанных проблем с точки зрения целей и задач обеспечения авиационной безопасности.

Нормативно-правовое управление. Государственное регулирование деятельности в области гражданской авиации осуществляется в рамках нормативно-правового управления. В таких условиях все элементы авиационной транспортной системы управляются также на основе нормативно-правовых методов, в том числе и система обеспечения авиационной безопасности. С достаточно высокой степенью обобщения эти методы можно представить как совокупность некоторых нормативных документов и процедур, узаконенных в установленном порядке и определяющих требования к системам обеспечения авиационной безопасности, и процедур оценки соответствия этим требованиям. Зафиксированные несоответствия подлежат ликвидации в рамках разрабатываемых мероприятий. Здесь можно выделить несколько слабых позиций:

- совокупность требований, изложенных в нормативных документах, при любой степени их детализации всегда содержит некоторую неопределенность, связанную с отсутствием количественных эквивалентов и неадекватностью лингвистических описаний;

- оценка соответствия здесь всегда экспертная оценка со всеми негативными последствиями, присущими этому методу;

- достаточно ощутимый временной разрыв между точкой фиксации несоответствия и точкой ликвидации его последствий. Человеческий фактор. Человеческий фактор в области безопасности, тем более в области авиационной безопасности, является сугубо негативным. Эргатическая система, которой является система обеспечения авиационной безопасности, имеет преобладающую человеческую компоненту. Даже при наличии развитой подсистемы технических средств защиты объекта общий уровень авиационной безопасности в значительной степени определяется уровнем профессиональной подготовленности персонала и адекватными результатами его служебной деятельности. Достаточно глубокие исследования человеческого фактора в безопасности показывают его негативное влияние на параметры безопасности [2, 4, 6]. С другой стороны, действующая система обеспечения авиационной безопасности, в рамках принятого функционала деятельности и целеполагания, не готова к снижению доли человеческого участия в процессе. Необходимы принципиальные изменения. Временной фактор. Временная компонента присутствует практически во всех

68 В.Л. Филиппов, Н.И. Овченков процедурах обеспечения авиационной безопасности. Главный вопрос всегда состоит в том, чтобы минимизировать временной интервал между обнаружением и ликвидацией опасности. Решение этой проблемы в рамках нормативно-правового управления безопасностью имеет достаточно ограниченный результат, поскольку здесь присутствуют некоторые параметры, которые имеют физические рамки в области определения своих значений, т.е. временные параметры находятся в области предельных значений. Требуется выстраивать систему обнаружение-сопровождение-ликвидация опасности на принципиально других подходах. Статистическая неопределенность. Деятельность любой сложной системы, а система авиационной безопасности относится именно к этому классу, выстраивается, в том числе на основе статистического анализа результатов предыдущей деятельности. Понятно, что для анализа необходима достаточно представительная выборка исходных данных [1,3]. Все события, которые фиксируются в рамках системы обеспечения авиационной безопасности, относятся к разряду единичных и не подлежат статистическому анализу. В таком случае необходимо искать другие подходы к решению этой задачи. Форматируемость информации. Вопрос о форме представления информации, циркулирующей в системе обеспечения авиационной безопасности, на сегодняшний день остается открытым. Дело в том, что в системе присутствуют различные элементы, имеющие принципиально отличные физические параметры и различную физическую природу. Их значимость в структуре системы далеко не одинакова, но их присутствие требует определенной унификации параметров в обработке информации. Гипотетичность угроз. Целевая функция управления в качестве критериев управления включает ряд параметров, определяемых физикой процессов объекта управления. В таком случае, в основе управления лежит математическая модель, формально описывающая ситуацию в исследуемом объекте. С точки зрения безопасности ситуация представляет собой динамику противостояния совокупности угроз безопасности объекта и системы защиты объекта. Поскольку первичным здесь является комплекс угроз безопасности, исходная модель должна отображать пространство этих угроз. Предполагается, что система безопасности должна быть готова к обнаружению и отражению любых угроз, т.е. система настраивается на гипотетические (потенциальные) угрозы. В действительности это означает, что система работает с двумя типами угроз: потенциальные и реализованные, при этом должен быть обеспечен одинаковый результат. Процедуры исследования реализованных угроз достаточно хорошо отработаны и понятны: главный принцип не допустить повторения. Что касается гипотетических угроз, то здесь единственный путь – моделирование. Интегрируемость. Понятия интегральная безопасность, интегрированные системы безопасности достаточно хорошо определены и широко используются [1,5]. Они связаны с решением проблемы объединения средств обеспечения безопасности на базе некоторой единой платформы, включающей принципы, методы, средства, процедуры, форматы и многое другое, включая элементную и информационную составляющие, что определяет универсальность подхода к обеспечению безопасности. Наиболее эффективно указанные понятия реализуются в рамках автоматизированных систем управления, однако, при этом следует понимать, что переход к автоматизированному управлению потребует существенного пересмотра действующих подходов к управлению авиационной безопасностью. Уязвимость. Уязвимость объектов транспортной инфраструктуры, пожалуй, самое прогрессивное понятие последних лет, введенное в области авиационной безопасности [7]. Дело в том, что это оценочное понятие, оно дает возможность получить ответ на вопрос о готовности системы защиты объекта противостоять потенциальным угрозам. Существует принципиальная возможность довести эти оценки до цифрового (количественного) формата и достаточно понятно как это сделать, а это уже ключевой шаг к автоматизации управления безопасностью.

Некоторые проблемы автоматизации процедур управления авиационной безопасностью аэропорта 69 Прогнозируемость. На том уровне автоматизации, который реализован в современных системах обеспечения авиационной безопасности, остается главным целевой функционал: обнаружение-ликвидация угрозы. Понятно, что в конечном итоге сколь угодно эффективное совершенствование системы в этом направлении столкнется с некоторым пределом, связанным с несовершенством методологии. Понятно также, что перспектива - в смене функционала, а именно: упреждение. В таком случае прогнозные процедуры приобретают первостепенное значение. Методы прогнозирования достаточно хорошо известны, остается решить вопрос об используемых моделях. Структурируемость. Структурируемость одна из важнейших проблем на пути автоматизации управленческих процедур. Достаточно важно это понятие на системном (структурном и алгоритмическом) уровне. Еще более важно обеспечить эффективное структурирование процедур моделирования, поскольку автоматизация управления выстраивается на основе использования математических или иных моделей, тем более, если речь идет об оптимальном управлении. Формализуемость. Задача формализации обусловлена и инициирована современным состоянием проблемы обеспечения авиационной безопасности на основе организационно-нормативного принципа управления, который не предполагает измерения уровня безопасности в количественном эквиваленте, что решает задачу обеспечения авиационной безопасности без оценки оптимальности принимаемых решений и оценки эффективности используемых средств обеспечения. При этом остается открытой проблема измеримости требований и субъективности оценок [8]. В последние годы наметилась вполне определенная тенденция рассматривать вопросы обеспечения авиационной безопасности с точки зрения оптимального управления ее уровнем с последовательным решением задач идентификации, измерения, оценки и принятия решений, что определяет настоятельную необходимость перехода к проблеме формализации предметной области [9]. С этой целью авиационная безопасность представляется как некоторое состояние, связанное с определенными параметрами исследуемого объекта, количественное отображение которых в динамике их изменения под воздействием внешних и внутренних факторов остается в допустимых, с точки зрения функционирования объекта, границах. В любом случае представленная задача относится к классу плохо формализуемых и слабоструктурированных.

Модели и методы исследования Разработке автоматизированной системы управления авиационной безопасностью объекта транспортной инфраструктуры, в частности, аэропорта, предшествует процесс решения целого ряда проблем и задач, основанный на научных подходах и методах, в результате реализации которого степень неопределенности исследованных факторов должна быть существенно понижена. Важнейшая задача это разработка математической (или иной) модели, которая с приемлемой степенью адекватности способна описать реальные процессы, происходящие в объекте исследования, и реализация процедур моделирования.

В своих работах [1, 8] авторы представили анализ возможностей использования математических моделей при решении задач обеспечения АБ в гражданской авиации и показали, что в прямой постановке задача математического моделирования не может быть решена в связи с непреодолимыми трудностями формализации. Для таких задач решение необходимо не получить, а принять. Предлагается модель, которую авторы назвали эвристической. В основе модели лежит математическое представление моделируемых функций, а по входу модели (формализация) и по ее выходу (интерпретация результатов) используются эвристические процедуры.

Процесс распространения опасности для объекта гражданской авиации можно рассматривать как процесс диффузии. Степень приближения процесса диффузии

70 В.Л. Филиппов, Н.И. Овченков к реальному процессу распространения опасности можно понять только на основе экспертных оценок, более того, процедура оценки будет эвристической. Поскольку такое исследование проведено впервые, авторы полагают, что для целей моделирования, а они состоят в получении качественной картины распространения опасности, адекватность указанных процессов является приемлемой [8].

Математическая модель распространения угроз безопасности объекта с распределенными параметрами, которым является аэропорт, может быть представлена уравнением диффузии:

( ) ( ), , ( , ), ( , )u ux y x y f x y x y D

x x y y ∂ ∂ ∂ ∂ σ + σ = ∈ ∂ ∂ ∂ ∂

, (1)

где u - уровень опасности, ( ),x yσ - проницаемость опасности, ( , )f x y - плотность распределения источников опасности. Моделирование проводится для некоторой области D, имеющей границу Г.

Вводятся понятия "проницаемость опасности" и "плотность распределения источников опасности", причем положительное значение плотности распределения источников опасности характеризует угрозы безопасности, а отрицательное — источники активного противодействия угрозам для области D , включающей защищаемый объект и окружающую территорию. На границе области Γдолжны быть заданы граничные условия, которые примем нулевыми 0u

Γ= , что означает отсутствие опасности на границе области.

Следует отметить, что представленная модель может быть названа математической в достаточной степени условно. Целый ряд серьезных, с точки зрения математики, обстоятельств авторы намеренно не принимают во внимание. В частности, функция проницаемости представлена в модели далеко не адекватно, без учета скачков и разрывов на границе области. Авторов это обстоятельство устраивает, поскольку проницаемость введена в модель с одной целью: показать принципиальную возможность регулирования уровня опасности. Численные значения проницаемости на данном этапе исследования большого значения не имеют.

Предложенная модель относится к классу краевых задач, описываемых дифференциальными уравнениями в частных производных. В таком случае, на данном этапе возникает задача анализа математического аппарата теории краевых задач с целью оценки возможностей его применимости для формализации параметров поля защиты объекта транспортной инфраструктуры от незаконного вмешательства.

Краевая задача для дифференциальных уравнений в частных производных - это задача получения решения в заданной области при заданных дополнительных ограничениях в точках границы (краевых или граничных условиях). Краевые задачи могут быть прямыми, обратными, задачами идентификации, инверсными, индуктивными, обращенными и другими [1, 8].

Краевая задача для линейного уравнения n-го порядка имеет вид

L(y) = ƒ(х), Uµ(у) =γµ , µ =1,2,…, m, (2)

где L(y) =

Некоторые проблемы автоматизации процедур управления авиационной безопасностью аэропорта 71

Функции ƒ(x) и ƒ (x) непрерывны на отрезке a , краевые условия заданы линейными формами

, (3)

µ=1,2,……, m, γµ - заданные числа.

Смешанная (краевая) задача для уравнения гиперболического типа – это задача нахождения функции u(x, t) C2 ( ) C1 ( ∞), удовлетворяющей уравнению

= div (p grad u) – qu + F(x, t), (x, t) , (4)

начальным условиям

= (x), = (x), x (5)

Граничному условию + β = 0 (6)

Смешанная (краевая) задача для уравнения параболического типа [6] состоит в нахождении функции u(x, t) C2 ( C1( ∞), gradx u C( ∞), удовлетворяющей уравнению

= div (p grad u) – qu + F(x, t), (x, t) , (7)

начальному условию

= (x), x , (8)

и граничному условию

α + β = (x, t), (x, t) S [0, . (9)

Для уравнений эллиптического типа известны следующие краевые задачи: - трехмерное уравнение Лапласа - = 0; область G такова, что G1 = \G; - внутренняя задача Дирихле - найти гармоническую в области G функцию u C( ),

принимающую на границе S заданные значения ; - внешняя задача Дирихле - найти гармоническую в области G1 функцию u C( 1),

принимающую на S заданные значения и обращающуюся в нуль на бесконечности; - внутренняя задача Неймана - найти гармоническую в области G функцию u C( ),

имеющую на S заданную правильную нормальную производную ; - внешняя задача Неймана - найти гармоническую в области G1 функцию u C( 1),

имеющую на S заданную правильную нормальную производную и обращающуюся в нуль на бесконечности.

Аналогичные краевые задачи [8] ставятся для уравнения Пуассона: = - f .

72 В.Л. Филиппов, Н.И. Овченков

Выводы

Таким образом, математический аппарат теории краевых задач содержит практически исчерпывающий перечень математических моделей для формального представления различных физических процессов, в том числе в теории поля. Если мы ставим задачу формализации гипотетического поля опасностей и поля защиты от этих опасностей, необходимо решить задачу идентификации параметров этих полей. На сегодняшний день такая задача не решена.

Вопрос о выборе уравнения, адекватно описывающего гипотетическое поле защиты объекта транспортной инфраструктуры, остается открытым. Классификация уравнений с частными производными показывает их широкие возможности для описания таких процессов, однако, с учетом серьезной неопределенности в понимании физического смысла поля защиты объекта и его интерпретации через какие-то физически реализуемые параметры ставит задачу формализации в класс неточных задач. В таком случае необходим эвристический подход [10].


1. Елисов Л.Н., Овченков Н.И., Фадеев Р.С. Введение в теорию авиационной безопасности [под. ред. Л.Н. Елисова], Ярославль: Филигрань. 2016. 320 с.

2. Шапкин В.С., Демин С.С., Никитин А.В., Демин Д.С., Ковтушенко Д.В. К вопросу о применении рискоориентированного подхода в задаче обеспечения безопасности полетов // Научный вестник ГосНИИ ГА. 2017. № 16. С. 61-72.

3. Елисов Л.Н. К вопросу о точности эвристических алгоритмов при решении оптимизационных задач в эксплуатации // Научный вестник МГТУГА. 2012. № 179. С. 123-126.

4. Елисов Л.Н. Методология и средства квалиметрии инженерно-технического состава гражданской авиации:автореф.дис. …докт.техн.наук . Москва, 1995.

5. Далецкий С.С., Далецкий С.В., Плешаков А.И. Терминологическое обеспечение технической эксплуатации гражданской авиационной техники // Научный вестник ГосНИИ ГА. 2016. № 15. С.40-48.

6. Воробьев А.С., Воронин С.А., Сохабеев В.М. К вопросу об обеспечении безопасности полетов гражданской авиации на основе управления рисками // Научный вестник ГосНИИ ГА. 2014. № 6. С.83-88.

7. Овченков Н.И., Елисов Л.Н. Оценка уязвимости объектов транспортной инфраструктуры и транспортных средств в гражданской авиации // Научный вестник МГТУГА. 2014. № 204. С.65-68.

8. Елисов Л.Н., Овченков Н.И. Авиационная безопасность как объект математического моделирования // Научный вестник МГТУГА. 2017. Том 20, № 3. С.13-20

9. Кошкин Р.П. Математические модели процессов создания и функционирования поисково-аналитических информационных систем гражданской авиации // Научный вестник ГосНИИ ГА. 2014. № 5. С.39-49.

10. Елисов Л.Н., Овченков Н.И. К вопросу структурного моделирования субъектов транспортной безопасности. // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. 2013. №197. С. 58-61.

REFERENCES

1. Elisov L.N., Ovchenkov N.I., Fadeev R.S. Vvedenie v teoriyu aviatsionnoj bezopasnosti,

Yaroslavl, Filigran` Publ., 2016, 320 p. (In Russian). 2. Shapkin V.S., Demin S.S., Nikitin A.V., Demin D.S., Kovtuchenko D.V. To the question

of the application of risk-oriented approach in the problem of flight safety. Nauchnyj Vestnik GosNII GA= Scientific Bulletin of the State Scientific Research Institute of Civil Aviation. 2017, no. 16, pp. 61-72. (In Russian).

Некоторые проблемы автоматизации процедур управления авиационной безопасностью аэропорта 73

3. Elisov L.N. To the question of the accuracy of heuristic algorithms for solving optimization problems in operation. Nauchnyj Vestnik MGTUGA=Scientific Bulletin of MSTU CA, 2012, no. 179, pp. 123-126. (In Russian).

4. Elisov L.N. Metodologiya I sredstva kvalimetrii inzhenerno-tekhnicheskogo sostava grazhdanskoj aviatsii. Aftoref.diss.dokt.tekhn.nauk [Methodology and means of qualimetry of civil aviation engineering and technical staff. Dr. techn. Sci. abstract of the thesis]. Moscow, 1995. (In Russian).

5. Daletskiy S.S., Daletskiy S.V., Pleshakov A.I. Terminology the technical usage of civil aircraft . Nauchnyj Vestnik GosNII GA= Scientific Bulletin of the State Scientific Research Institute of Civil Aviation. 2016, no. 15, pp. 40-48. (In Russian).

6. Vorob'ev A.S, Voronin S.A., Sokhabeev V.M. On the issue of ensuring the safety of civil aviation on the basis of risk management. Nauchnyj Vestnik GosNII GA= Scientific Bulletin of the State Scientific Research Institute of Civil Aviation. 2014, no. 6, pp. 83-88. (In Russian).

7. Ovchenkov N.I., Elisov L.N. Vulnerability assessment of transport infrastructure and vehicles in civil aviation. Nauchnyj Vestnik MGTUGA=Scientific Bulletin of MSTU CA, 2014, no. 204, pp. 65-68. (In Russian).

8. Elisov L.N., Ovchenkov N.I. Aviation security as an object of mathematical modeling. Nauchnyj Vestnik MGTUGA=Scientific Bulletin of MSTU CA, 2017, vol.20, no. 3, pp. 13-20. (In Russian).

9. Koshkin R.P. Mathematical models of processes of creation and functioning of search and analytical information systems of civil aviation. Nauchnyj Vestnik GosNII GA= Scientific Bulletin of the State Scientific Research Institute of Civil Aviation. 2014, no. 5, pp. 39-49. (In Russian ).

10. Elisov L.N., Ovchenkov N.I. To the question of structural modeling of transport security subjects. Nauchnyj Vestnik MGTUGA=Scientific Bulletin of MSTU CA, 2013, no. 197, pp. 58-61. (In Russian).


Филиппов Вадим Леонидович, Государственный советник Российской Федерации 1 класса, исполняющий обязанности генерального директора, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская 67, корп.1, Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail: [email protected].

Овченков Николай Иванович, кандидат технических наук, доцент кафедры Теоретической информатики, Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова, Минобрнауки Российской Федерации, ул. Советская, 14, Ярославль, Российская Федерация, 150003; e-mail: [email protected].

ABOUT THE AUTHORS

Filippov Vadim L., State Adviser of the Russian Federation 1-st class, Acting Director General, The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation; [email protected]

Ovchenkov Nikolay I., Сandidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Theoretical Informatics, Yaroslavl State University named after P. G. Demidova, Ministry of Education and Science of the Russian Federation, Sovetskaya Street, 14, 150003 Yaroslavl, Russian Federation; e-mail: [email protected]




2018 НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ ГА № 24 УДК 629.7.036.3:621.43.031.3

ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ НА ОСОБЕННОСТИ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГТД НА АЭРОДРОМЕ

Н.В. ДАНИЛЕНКО, А.Г. КИРЕНЧЕВ

Иркутский филиал Московского государственного технического университета гражданской авиации, Иркутск, Российская Федерация

Аннотация. В статье проведен анализ факторов, влияющих на безопасность технической эксплуатации ГТД на аэродроме. Выявлено, что основной проблемой, создаваемой под влиянием данных факторов, является засасывание посторонних предметов (пыли, камней, кусочков льда и прочего) в воздухозаборник ГТД. Данное явление ведет к повреждению элементов ГТД, а в некоторых случаях к его досрочному снятию с воздушного судна. Установлено, что сила засасывания возрастает при образовании видимого вихря под воздухозаборником ГТД. Следовательно, самыми опасными факторами, оказывающими влияние на безопасность технической эксплуатации ГТД на аэродроме, являются факторы, способствующие образованию вихря под входным устройством силовой установки воздушного судна. Проведено исследование данных факторов экспериментальными методами и методами математического моделирования. На основании полученных результатов выявлено, что при низком расположении ГТД над поверхностью аэродрома (на высоте 0,8 – 0,9 эквивалентных диаметров воздухозаборника) плотность вихрей под воздухозаборником падает достаточно сильно, что позволяет снизить силу засасывания посторонних предметов до минимальных значений. Данный результат является научным обоснованием использования летательных аппаратов с низко расположенными двигателями, которое ясно прослеживается в современных самолетах гражданской авиации. По результатам исследований видна зависимость интенсивности вихря под воздухозаборниками ГТД от широты расположения воздушного судна на поверхности Земли. Данный эффект объясняется действием силы Кориолиса. На основании выявленной закономерности предложены рекомендации по корректировке величины «опасных зон» около ГТД при его работе на аэродроме.

Ключевые слова: вихревое засасывание, посторонние предметы, воздухозаборники ГТД, техническая эксплуатация, эксперимент, математическое моделирование, сила Кориолиса, опасные зоны.

INFLUENCE OF EXTERNAL FACTORS ON THE SPECIAL FEATURE OF TECHNICAL OPERATION OF GTE ON THE AIRFIELD

N.V. DANILENKO, A.G. KIRENCHEV

Irkutsk Branch of Moscow State Technical University of Civil Aviation, Irkutsk, Russian Federation

Abstract. The article considers the analysis of factors affecting safety of GTEs technical operation in airfield. It is revealed that the main problem created under the influence of those factors is suction of foreign objects (dust, stones, pieces of ice and other) to the air inlet of GTE. This phenomenon leads to damage of the GTEs elements, and in certain cases to its early removal from the aircraft. It is established that force of suction increases at formation of a visible vortex under the air inlet of GTE. Therefore, the most dangerous factors affecting on safety of technical operation of GTE in airfield are the factors promoting formation of a vortices under the air inlet of the aircraft’s power plant. The research of these factors by experimental methods and methods of mathematical modeling is conducted. On the basis of the obtained results of a research it is revealed that at low arrangement of GTE over a surface of airfield (at the height of 0.8 - 0.9 equivalent diameters of the air inlet) density of vortices under the air inlet falls rather strongly that allows to

Влияние внешних факторов на особенности технической эксплуатации ГТД на аэродроме 75 reduce force of suction of foreign objects to the minimum values. This result is scientific justification of use of aircraft with low located engines which is clearly traced on modern planes of civil aviation. The dependence of intensity of vortices under GTEs air inlets from the latitude of location of aircraft on the Earth's surface is visible by provided results. This effect is explained by action of Coriolis force. On the basis of the revealed pattern recommendations on adjustments of size of "dangerous zones" about GTE during its work in airfield are offered.

Keywords: vortex sucking in, foreign objects, air inlets of GTE, technical operation, experiment, mathematical modeling, the Coriolis force, dangerous zones.

Введение Техническая эксплуатация ГТД является одной из основных процедур технического

обслуживания (ТО), так как от эффективной работы силовой установки воздушного судна (ВС) напрямую зависит безопасность последующего полета. В процессе ТО силовой установки инженерно-техническому персоналу приходится сталкиваться с рядом проблем, обусловленных множеством факторов (низкая контролепригодность, недостаточная эксплуатационная технологичность, человеческий фактор и прочее). Большинство данных проблем решаются доработкой технических указаний по ТО, а также использованием более современных приборов неразрушающего контроля [1], но это не относится к проблеме попадания посторонних предметов в газовоздушный тракт ГТД.

После технического обслуживания (ремонта) происходит опробование двигателя (его «прогонка») на аэродроме, в процессе которого вокруг входного устройства ГТД возникают так называемые «опасные зоны» (рис. 1) [2]. Любой посторонний предмет [3] (камень, кусочек льда, птица, человек и т.д.), попавший за границу этой зоны, может быть затянут в двигатель ВС. Результатом попадания постороннего предмета может быть не только повреждение элементов ГТД [4], но и угроза жизни и здоровью инженерно-технического персонала.

Рис. 1. Размеры опасной зоны при работе двигателя

Решением данной проблемы занимались многие специалисты [4, 5]. Одним из основных и наиболее распространенных приемов является установка различных защитных устройств, препятствующих попаданию посторонних предметов в ГТД. Но данные устройства не нашли широкого применения. Несмотря на это, на большинстве современных самолетов случаи засасывания посторонних предметов в двигатель значительно снизились [5]. Необходимо раскрыть физику рабочего процесса данного явления и понять причины, по которым проблема попадания посторонних предметов затрагивает одни летательные аппараты и обходит другие.

76 Н.В. Даниленко, А.Г. Киренчев

Анализ факторов, влияющих на процесс засасывания посторонних предметов

в ГТД

Проанализировав предыдущие работы по данной тематике [2, 4, 5], можно выделить следующие основные факторы попадания в двигатели посторонних предметов:

- выброс из-под колес шасси; - заброс посторонних предметов реверсивной струей либо реактивными струями

других самолетов; - вихревое засасывание. Рассмотрим каждый из факторов применительно к ситуации опробования двигателя на

аэродроме после проведения ТО. В данном случае выброс посторонних предметов из-под колес шасси исключается, так как самолет не движется. Заброс посторонних предметов реактивными струями других самолетов также исключен – место для опробования находится вдали от взлетно-посадочной полосы аэропорта. Следовательно, решающим фактором, влияющим на процесс вихревого засасывания посторонних предметов в ГТД при его технической эксплуатации, является вихревое засасывание. Также авторами работы [5] выявлено, что наличие вихря под воздухозаборником (ВЗ) ГТД увеличивает силу засасывания предметов, за счет появления зоны пониженного давления (разряжения) в центре вихревого шнура. Данный эффект делает фактор вихревого засасывания еще более опасным, в сравнении с остальными.

Явление вихревого засасывания посторонних предметов исследовалось множеством авторов [2, 4, 5]. Из их работ известно, что до настоящего времени установлен рабочий процесс интерференционных вихрей воздухозаборников, а также разработаны программы их математического моделирования на основе метода дискретных вихрей (МДВ)[5, 6]. Но помимо интерференционных вихрей воздухозаборников, среди генераторов вихреобразования также выделяют вихри сбора внешней завихренности (вихри от эффекта суточного вращения Земли, силы Кориолиса), которые лишь частично затронуты в некоторых работах [5]. B метеорологии [7-9] известно, что сила Кориолиса является главным фактором формирования крупномасштабных естественных вихрей (торнадо), а сходство рабочего процесса торнадо с вихрями воздухозаборников доказано авторами предыдущих работ по данной тематике [5]. Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что для полного понимания проблемы вихревого засасывания посторонних предметов необходимо провести исследование.

Исследование проблемы вихревого засасывания посторонних предметов

Изучение любого явления можно проводить двумя методами – математическим моделированием и экспериментальным исследованием. Но наиболее полную и корректную картину можно получить, только используя оба этих метода.

Математическое моделирование вихревого засасывания посторонних предметов следует проводить с использованием метода дискретных вихрей (МДВ) [5, 6, 10]. Выбор данного метода расчета математической модели обусловлен наличием обширной базы программ по данной тематике, созданных с использованием МДВ. При решении задачи математического моделирования можно заменить стоковое течение на входе в ВЗ функцией математического стока, интенсивность которого определяется по величине максимальной горизонтальной скорости Vгmax у подстилающей поверхности, взятой из высотной вихревой характеристики серийных типовых ГТД [5]. При проверке корректности результатов эксперимента данная скорость может быть определена по замеру ее значения у подстилающей поверхности под моделью ВЗ в процессе ее испытания на различных режимах по секундному массовому расходу воздуха.

Влияние внешних факторов на особенности технической эксплуатации ГТД на аэродроме 77

Математическая постановка задачи численного моделирования вихрей ВЗ в поле кориолисова вихреобразования может быть представлена следующим образом (рис. 2). Воздухозаборник в данном случае располагаем вертикально, чтобы исключить влияние интерференционных сил на процесс формирования вихря, что позволит исследовать эффект влияния силы Кориолиса без искажений.

Рис. 2. Принципиальная схема математической модели

Граничные условия математической задачи следующие: - поле потенциального стокового течения задается газодинамической функцией стока

[5, 6, 10], размещенного над подстилающей поверхностью на высоте H, эквивалентной высоте воздухозаборника над поверхностью аэродрома и вычисляется по формуле

,2xyz

xyz

Qсrπ

±= (1)

где сxyz – проекции на оси координат местной скорости стокового потока в исследуемой точке;

±Q – интенсивность стока (истока), π= 3,14... – тригонометрическая константа, rxyz – проекции радиус вектора, соединяющего исследуемую точку с центром стока;

- подстилающая поверхность моделируется условием зеркального отображения – равенства нулю во всех ее точках нормальной составляющей стоковой скорости потока сny=0 = 0;

- выполнение граничного условия затухания индуцируемой скорости на бесконечности, которое выполняется автоматически и заложено в формуле (1);

- в качестве характерной скорости принимаем горизонтальную составляющую скорости потенциального стокового потока на линии cτmax ;

- за характерный линейный размер принимаем диаметр входа (Dвх) в модель воздухозаборника, которая заменена условным стоком интенсивности Q;

- граничное условие эффекта силы Кориолиса Pкор на моделируемый поток задается по формуле одноименной скорости, создаваемой этой силой:

кор З2ω Sin λ ,с U t= ∆

где: Зω – угловая скорость суточного вращения Земли; U – скорость относительно подстилающей поверхности Земли; λ – географическая широта в месте проведения расчета;

t∆ – время действия силы Кориолиса (в данном случае 1 секунда).

Поставленная задача решается в нестационарной постановке с последующим переходом от 1-й до заданной i-той итерации. На первом этапе с помощью системы

78 Н.В. Даниленко, А.Г. Киренчев линейных уравнений Гаусса [5], вычисляются неизвестные циркуляции вихрей, замкнутых на подстилающую поверхность. Их свободные концы по линейному закону направлены в точку стока. После вычисления циркуляций проверяется граничное условие скор = const, т.е. скорость, создаваемая силой Кориолиса во всех используемых контрольных точках должна быть постоянной. При его удовлетворении производится расчет нового положения вихрей, определенных на первой итерации. Далее, используя полученные циркуляции, рассчитываем скорость потока с учетом эффекта Кориолиса по формуле:

, , , , 1 1, , , , , ,

;сб jin it ГГx y z н x y z i j

i x y z i x y z

c Ur r= =

= + +∑ ∑

где , ,н x y zU - скорость набегающего потока (если задана); 1

, , ,

in Гi

i x y zr=∑ – скорость от

циркуляций вихрей не сошедших в поток; 1

, , ,

сб jit Г

ji x y zr=∑ – скорость от циркуляций всех вихрей,

сошедших в поток.

Далее проводится повторный расчет циркуляций вихрей с учетом нормальной скорости, как суммы скоростей индуцируемых силой Кориолиса и свободными вихрями, сошедшими в поток. Расчет продолжается заданное количество итераций, и в процессе формируются массивы данных распределения скоростей в плоскости исследования. Для наглядного представления результатов данные массивов можно перевести в графический вид (векторные поля скоростей, а также линии тока под исследуемой моделью ВЗ). На рис. 3 представлены результаты расчетов вихревых структур под ВЗ при постепенном уменьшении его высоты над поверхностью аэродрома.

Рис. 3. Векторные поля скоростей и линии тока вихревых структур под ВЗ при уменьшении его высоты над поверхностью аэродрома: а – 5 диаметров ВЗ; б – 3 диаметра ВЗ; в – 1,5 диаметра ВЗ;

г – 0,75 диаметра ВЗ

Проанализировав данные рис. 3, можно сделать вывод о том, что с уменьшением высоты расположения ВЗ (стока) происходит сначала резкое возрастание скоростей под воздухозаборником (рис. 3 б) и формирование видимой вихревой трубки. При дальнейшем же уменьшении высоты ВЗ (рис. 3 в) скорости на поверхности аэродрома под ВЗ начинают медленно снижаться и на высоте порядка 0,75 эквивалентных диаметров ВЗ достигают своего минимума. Эти явления можно объяснить следующим образом: при понижении высоты ВЗ происходит увеличение суммарной циркуляции вихрей за счет увеличения тангенциальной скорости потока. За счет увеличения величины циркуляции каждого свободного вихря, они начинают отталкивать друг друга, образуя застойную зону в точке мнимого стока (рис. 3 б-г). И чем ниже высота, тем больше будет величина застойной зоны. А так как количество свободных вихрей неизменно, то суммарная плотность циркуляции за

Влияние внешних факторов на особенности технической эксплуатации ГТД на аэродроме 79 счет увеличения радиуса застойной зоны будет падать, что в свою очередь приведет к формированию вихревой пелены и хоровода мелких вихрей вместо одного крупного вихревого шнура.

Несмотря на то, что по отдельности данные вихри и будут обладать большей циркуляцией, из-за низкой плотности циркуляции они не способны поднять в воздух объекты, способные причинить серьезный ущерб конструкции ВЗ. При высотах ниже 0,45 эквивалентных диаметров воздухозаборник переходит в режим «пылесоса», т.е. вихревые структуры полностью разрушаются (угловая скорость потока близка к нулю), но это с легкостью компенсируется возросшей тангенциальной составляющей скорости из-за близости ВЗ к поверхности аэродрома. Поэтому наиболее эффективным с точки зрения борьбы с засасыванием посторонних предметов является расположение ВЗ на расстоянии 0,75 - 0,8 эквивалентных диаметров воздухозаборника, которое получило широкое распространение среди современных самолетов гражданской авиации (Boeing 737, Airbus 320 и другие).

Экспериментальное исследование вихревого засасывания

Для экспериментального исследования влияния силы Кориолиса на проблему попадания посторонних предметов используется установка для исследования вихрей силы Кориолиса, разработанная авторами (рис.4). Особенности устройства данной установки были описаны в предыдущей работе [11], где также была подтверждена возможность корректного моделирования вихрей под ВЗ с учетом влияния силы Кориолиса. По этой причине в данной статье не будет описываться подробный разбор устройства установки, а также методология проведения визуализации течений под воздухозаборниками ГТД. Ссылаясь на данные работ [5, 11], отметим, что проведение эксперимента с вертикально расположенным воздухозаборником не искажает характер течения вихревых структур, вызванных силой Кориолиса. Так как при исключении влияния интерференционных сил характер течения под ВЗ изменяется незначительно.

Рис. 4. Схема установки: 1 – турбовоздуходувка с электродвигателем, 2 - воздуховод, 3 - воздухозаборник, 4 – экран, 5- поворотная часть, 6 – линия измерения тангенциальной скорости.

Для получения подробных данных о влиянии силы Кориолиса на течение потока под

ВЗ, следует произвести замер скоростей на поверхности экрана (аэродрома) под ним. Для замера скоростей в эксперименте используется анемометр с частично закрытой крыльчаткой (рис. 5 а), которая позволяет замерять скорости только в одном конкретном направлении, что является необходимым для замера тангенциальных (направленных в точку мнимого стока 0) скоростей сτ на поверхности экрана.


Рис. 5. Замер тангенциальной скорости: а – циклоническая закрутка вихря; б – антициклоническая.

Замер скоростей производим по линии А0 (рис.5), на которой отмечены 9 точек на различном отдалении от точки мнимого стока. В экспериментальных исследованиях невозможно полностью убрать влияние силы Кориолиса на процесс формирования вихря, так как оно напрямую зависит от вращения нашей планеты. Поэтому для получения результатов, описывающих влияние силы Кориолиса на исследуемое явление, замеры производились при разных закрутках (направлениях вращения) вихря - циклонической (вызванной силой Кориолиса) и антициклонической (против вращения Земли). Следует отметить, что при антициклоническом вихреобразовании закрутка потока производилась принудительно с помощью вентиляторов (рис. 5 б), которые убирались сразу после получения.

Замеры проводились по выборкам – каждый замер проводился 25 раз (количество выборок выбрано опытным путем из расчета сходимости коэффициента Стьюдента). Данный подход позволяет исключить влияние погрешностей, вызванных внешними факторами на результаты эксперимента. Далее получался усредненный результат с учетом погрешности, который сводился в табл. 1.

Таблица 1

Результаты измерений тангенциальной скорости при циклонической (цикл.) и антициклонической (антицикл.) закрутке вихря

H = 0,5d H = d H = 1,5d H = 2d L, м

τс , м/c

цикл.

τс , м/c

антицикл.

τс , м/c

цикл.

τс , м/c

антицикл.

τс , м/c

цикл.

τс , м/c

антицикл.

τс , м/c

цикл.

τс , м/c

антицикл.

0 0 0 0 0 0 0 0 0

0,025 17 15 4,5 4 1,8 1,6 0,8 0,7

0,05 13,4 12 5,3 4,7 2,1 1,8 0,9 0,8

Влияние внешних факторов на особенности технической эксплуатации ГТД на аэродроме 81

продолжение таблицы 1

H = 0,5d H = d H = 1,5d H = 2d

L, м τс , м/c

цикл.

τс , м/c

антицикл.

τс , м/c

цикл.

τс , м/c

антицикл.

τс , м/c

цикл.

τс , м/c

антицикл.

τс , м/c

цикл.

τс , м/c

антицикл.

0,08 8,4 5,7 4,4 3,9 2,2 1,9 1 0,9

0,1 5,8 2,7 2,6 2,3 1,6 1,4 1,1 1

0,13 2,2 1,4 1,4 1,2 1,2 1 0,8 0,7

0,15 1,3 1,1 1,1 1 0,9 1,8 0,6 0,6

0,18 0,8 0,8 0,8 0,7 0,7 0,6 - -

0,2 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 - -

После получения результатов необходимо проверить их корректность с помощью метода математического моделирования, описанного выше. Для того, чтобы приблизить математическое моделирование к условиям проведения эксперимента необходимо вычислить интенсивность эквивалентного стока Qэкв по величине максимальной тангенциальной скорости сτ max , используя формулу:

max max, 2 ,2

эквэкв

Qc отсюдаQ c rrτ τ π

π= = (2)

где: r – радиус-вектор (расстояние) от исследуемой точки до точки мнимого стока.

Значения максимальных тангенциальных скоростей сτ max для каждой высоты находим по табл. 1. Полученные значения интенсивности стока позволяют вычислить значения тангенциальных скоростей на поверхности экрана и построить графики распределения данных скоростей при заданных высотах H. Далее проводим сравнение результатов математического моделирования с результатами эксперимента (рис. 6).

Рис. 6. Расчетные характеристики тангенциальной скорости при вычисленных значениях Q.


По данным рис. 6 можно сделать вывод, что сходимость полученных результатов находится в пределах нормы, при достаточно больших значениях тангенциальных скоростей.

После проверки корректности результатов эксперимента строим графики распределения тангенциальных скоростей при заданных закрутках (рис. 7). Для построения графиков пользуемся данными эксперимента, проведенного при высоте ВЗ равной 0,5 эквивалентных диаметров, так как на данной высоте мы имеем наибольшую тангенциальную скорость и, следовательно, самую низкую погрешность.

Рис.7. Характеристики тангенциальной скорости при циклонической и антициклонической закрутке вихря.

По графикам рис. 7 можно сделать вывод, что сила Кориолиса влияет на тангенциальную скорость потока, увеличивая ее на 10-15 % (11,76% по максимальной скорости), если закрутка вихря циклоническая, что подтверждает ее влияние на процесс формирования вихря и, следовательно, на проблему засасывания посторонних предметов.

Выводы

В данной статье было проведено исследование проблемы попадания посторонних предметов в воздухозаборники ГТД при их работе на аэродроме на завершающих этапах ТО. Выявлено, что основным фактором, влияющим на процесс попадания посторонних предметов, в данном случае является вихревое засасывание.

Путем математического моделирования выявлено, что для уменьшения интенсивности вихря под ВЗ необходимо располагать ГТД на высоте 0,75-0,8 эквивалентных диаметров ВЗ. При расположении ГТД выше данного значения, формируется мощный вихрь, при расположении ниже происходит постепенное увеличение тангенциальных скоростей и уменьшение угловой, и на высоте ниже 0,45 эквивалентных диаметров ВЗ двигатель переходит в режим «пылесоса».

Путем экспериментального моделирования выявлено, что влияние силы Кориолиса может вызвать прирост тангенциальных скоростей на поверхности аэродрома под ВЗ, который составляет 11,76 % на 52 географической широте. Если учесть изменение величины силы Кориолиса в зависимости от широты (от 0 на экваторе до максимума на полюсе), то можно сделать вывод, что прирост тангенциальной скорости так же будет меняться по широтам (от 0 до 15 %). В начале статьи отмечалось, что при работе на аэродроме двигатели имеют «опасные зоны», попав за которые любой предмет может быть затянут в воздухозаборник ГТД. Стоит учесть, что для каждого двигателя размеры данных зон вычисляются индивидуально [2], и зависят от величины тангенциальных скоростей на входе в его газовоздушный тракт. Поэтому можно сделать вывод, что при изменении значений данных скоростей, вызванных наличием вихря под ВЗ, изменится и величина данных зон на величину от 0 до 15%. С точки зрения безопасности инженерно-технического персонала,

Влияние внешних факторов на особенности технической эксплуатации ГТД на аэродроме 83 подобная погрешность считается значительной. После проведения дополнительных исследований с моделями эталонных воздухозаборников, результаты данного исследования могут найти применение при уточнении размеров «опасных зон» ГТД при их работе на аэродроме с учетом влияния силы Кориолиса.


1. Фейгенбаум Ю.М., Миколайчук Ю.А., Метелкин Е.С., Дубинский С.В., Гвоздев С.А. Исследование возможностей методов неразрушающего контроля при контроле конструкций из композиционных материалов с ударными повреждениями// Научный вестник ГосНИИ ГА. 2018. № 21. С. 31-41.

2. Aircraft Engine Spirals & Swirls https://aerosavvy.com/aircraft-engine-spirals/ (Дата обращения 14 ноября 2018).

3. Дроздова О.Е., Олимов Б.В., Фейгенбаум Ю.М. Статистический анализ эксплуатационных данных о повреждениях воздушных судов при столкновении с птицами//Научный вестник ГосНИИ ГА. 2017. № 18. С. 27-36.

4. Сиротин Н.Н., Марчуков Е.Ю., Кузьмин М.В., Кирсанов А.Р., Алиев Ш.А., Горшков В.А. Особенности функционирования поврежденного компрессора авиационного газотурбинного двигателя от воздействия посторонних предметов и птиц// Научный вестник ГосНИИ ГА. 2017. № 19. С. 31-44.

5. Даниленко Н.В., Кривель П.М., Пахомов С.В., Сафарбаков А.М., Федотов М.М. Теория вихрей перед воздухозаборниками самолетов при работе газотурбинных двигателей на аэродроме: Монография, изд. 2-е, дополненное. Иркутск: ИрГТУ, 2011. 348 с.

6. Пирогов С. Ю., Юрьев А. С., Типаев В. В., Махров А. С. Численное моделирование течения на входе в сверхзвуковой воздухозаборник внешнего сжатия при энергоподводе в набегающий сверхзвуковой поток // Вестник Московского авиационного института. 2009. Т. 16. № 3. С. 154-159.

7. Баутин С.П. Торнадо и сила Кориолиса. Новосибирск: Наука, 2008. 80 с. 8.Баутин С.П., Крутова И.Ю., Обухов А.Г., Баутин К.В. Разрушительные атмосферные вихри:

теоремы, расчеты, эксперименты. Новосибирск: Наука, 2013. 216 с. 9. Баутин С.П., Обухов А.Г. Математическое моделирование разрушительных атмосферных

вихрей. Новосибирск: Наука, 2012. 152 с. 10. Маленев А.И. Математическая модель на базе метода дискретных вихрей. //Аспирант. 2016.

№ 3 (19). С. 55-57. 11. Даниленко Н.В., Киренчев А.Г. Конвертация вихря при изменении высоты расположения

воздухозаборника над подстилающей поверхностью // Международный информационно-аналитический журнал «Crede Experto: транспорт, общество, образование, язык». Иркутск: Иркутский филиал МГТУ ГА, 2017. №2.

REFERENCES

1. Feygenbaum Yu.M., Mikolaychuk Yu.A., Metelkin E.S., Dubinskiy S.V., Gvozdev S.A.

Issledovanie vozmozhnostej metodov nerazrushajushhego kontrolja pri kontrole konstrukcij iz kompozicionnyh materialov s udarnymi povrezhdenijami [The study of the capabilities of NDTmethods in the inspection of composite structures with impact damage]. Nauchnyj vestnik GosNII GA=The Scientific Bulletin of the State Scientific Research Institute of Civil Aviation.2018, no. 21, pp. 31-41. (In Russian).

2. Aircraft Engine Spirals & Swirls https://aerosavvy.com/aircraft-engine-spirals/ (accessed 14.11. 2018).

3. Drozdova O.E., Olimov B.V., Feygenbaum Yu.M. Statisticheskij analiz jekspluatacionnyh dannyh o povrezhdenijah vozdushnyh sudov pri stolknovenii s pticami [Statistical analysis of exploitation data about failures of aircrafts in collision with birds]. Nauchnyj vestnik GosNII GA=The Scientific Bulletin of the State Scientific Research Institute of Civil Aviation.2017, no. 18, pp. 27-36. (In Russian).

4. Sirotin N.N., Marchukov E.Yu., Kuz'min M.V., Kirsanov A.R., Aliev Sh.A., Gorshkov V.A. Osobennosti funkcionirovanija povrezhdennogo kompressora aviacionnogo gazoturbinnogo dvigatelja ot

https://aerosavvy.com/aircraft-engine-spirals/


vozdejstvija postoronnih predmetov i ptic [Peculiarities of functioning of damaged of aircraft engine compressor from the effects of foreign objects and birds]. Nauchnyj vestnik GosNII GA =The Scientific Bulletin of the State Scientific Research Institute of Civil Aviation. 2017, no. 19, pp. 31-44. (In Russian).

5. Danilenko N.V., Krivel' P.M., Pakhomov S.V., Safarbakov A.M., Fedotov M.M. Teoriya vikhrejpered vozdukhozabornikami samoletov pri rabote gazoturbinnykh dvigatelei na aerodrome [The theory of vortices before air inlets of airplanes with the gas-turbine engines working on the airfield], Irkutsk, ISTU, 2011, 348 p. (In Russian).

6. Pirogov S. Yu., Yur'ev A. S., Tipaev V. V., Makhrov A. S. Chislennoe modelirovanie techeniya na vkhode v sverkhzvukovoi vozdukhozabornik vneshnego szhatiya pri energopodvode v nabegayushchii sverkhzvukovoi potok [Numerical simulation of flow at the inlet of the supersonic air intake of the external compression when power supply added in supersonic oncoming stream]. Vestnik Moskovskogo aviatsionnogo instituta = The Bulletin of the Moscow Aviation Institute , 2009, vol. 16, no.3, pp. 154-159.(In Russian).

7.Bautin S.P. Tornado i sila Koriolisa [Tornado and Carioles force]. Novosibirsk, Nauka Publ., 2008, 80 p. (In Russian).

8. Bautin S.P., Krutova I.Yu., Obukhov A.G., Bautin K.V. Razrushitel'nye atmosfernye vikhri: teoremy, raschety, eksperimenty [The destructive atmospheric vortices: the theorems, calculations, the experiments]. Novosibirsk, Nauka Publ., 2013, 216 p. (In Russian).

9. Bautin S.P., Obukhov A.G. Matematicheskoe modelirovanie razrushitel'nykh atmosfernykh vikhrej[Mathematical modeling of the destructive atmospheric vortices]. Novosibirsk, Nauka Publ., 2012, 152 p. (In Russian).

10. Malenev A.I. Matematicheskaya model' na baze metoda diskretnykh vikhrej [Mathematic model based on method of discrete vortexes]. Aspirant, 2016, no. 3 (19), pp. 55-57. (In Russian).

11. Danilenko N.V., Kirenchev A.G. Konvertatsiya vikhrya pri izmenenii vysoty raspolozheniya vozdukhozabornika nad podstilayushchei poverkhnost'yu [Vortex conversion with varying height of an air intake above the underlying terrain]. Mezhdunarodnyi informatsionno-analiticheskii zhurnal «Crede Experto: transport, obshchestvo, obrazovanie, yazyk». 2017, no.2. (In Russian).


Даниленко Николай Владимирович, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры летательных аппаратов и двигателей, Иркутский филиал Московского государственного технического университета гражданской авиации, Россия, Иркутская область, г. Иркутск, ул. Советская, д. 139, 664009; e-mail: [email protected].

Киринчев Антон Геннадьевич, старший преподаватель кафедры летательных аппаратов и двигателей, Иркутский филиал Московского государственного технического университета гражданской авиации, Россия, Иркутская область, г. Иркутск, ул. Советская, д. 139, 664009; e-mail: [email protected]

ABOUT THE AUTHORS

Danilenko Nikolay V., Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Chair ofAircraft and Engines; Irkutsk Branch of Moscow State Technical University of Civil Aviation, Russian Federation, Irkutsk region, 664009 Irkutsk, Sovetskaya street, 139; e-mail:[email protected].

Kirenchev Anton G., Senior Lecturer, Chair of Aircraft and Engines, Irkutsk Branch of Moscow State Technical University of Civil Aviation, Russian Federation, Irkutsk region, 664009 Irkutsk, Sovetskaya street, 139; e-mail: [email protected]

2018 НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ ГА № 24 УДК 629.735.064.5 Ил-114-300

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ САМОЛЕТА ИЛ-114-300

С.М. МУСИН1, В.А. КАЛИЙ2

1Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации,

г. Москва, Российская Федерация 2Акционерное общество «Технодинамика», г. Москва, Российская Федерация

Аннотация. Для современных воздушных судов летная годность формируется в процессе разработки, сертификационных и квалификационных испытаний, обеспечивается при изготовлении и реализуется в процессе эксплуатации. Электромагнитная совместимость многофункционального бортового оборудования включает в себя вопросы: обеспечения качества электроэнергии в статических и динамических режимах системы электроснабжения, диагностики электротехнической обстановки и идентификации источника электромагнитного возмущения на борту воздушного судна в эксплуатации, методологии проектирования электроэнергетических и информационных управляющих комплексов с учетом взаимного и внешнего электромагнитного влияния. Под электромагнитной совместимостью понимаемся сохранение функциональных параметров оборудования при следующих магнитных и электромагнитных возмущениях: магнитное воздействие, электропитание, импульсы напряжения, восприимчивость к помехам звуковых частот, поступающим через входы электропитания, восприимчивость к помехам индукции, воздействующим через провода линий связи и корпуса оборудования, радиочастотная восприимчивость, излучение радиочастотной энергии, восприимчивость к переходным процессам, вызванных молнией, прямое воздействие молнии, электростатический разряд. На основе квалификационных испытаний системы электроснабжения СГ-114-115 в статье представлены оценка электромагнитной совместимости источника вторичного электропитания системы электроснабжения самолета Ил-114-300, анализ причин несоответствия требованиям по электромагнитной совместимости, предложены мероприятия по обеспечению электромагнитной совместимости.

Ключевые слова: электромагнитная совместимость, электротехническая совместимость, совместимость

технических средств, совместимость электрооборудования, электромагнитные связи, электромагнитные воздействия, электромагнитные возмущения

ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY OF SYSTEM OF AN

ELECTRICAL SUPPLY OF THE PLANE IL-114-300

S.М. MUSIN1, V.A. KALIY2,


2Joint-Stock Company "Technodinamika", Moscow, Russian Federation

Abstract. For modern aircraft airworthiness is formed in the process of development, certification and qualification tests, provided in the manufacture and implemented in the process of operation. Electromagnetic compatibility of multifunctional on-board equipment includes the following issues: ensuring the quality of electricity in static and dynamic modes of the power supply system, diagnosing the electrical situation and identifying the source of electromagnetic disturbance on board the aircraft in operation, the methodology for designing electric power and information control systems taking into account mutual and external electromagnetic influence. Under the electromagnetic compatibility refers to the preservation of functional parameters of the equipment with the following magnetic and electromagnetic perturbations: magnetic effect, power supply, voltage pulses, the susceptibility to interference of audio frequency flowing through the inlets of power supply, susceptibility to interference induction, acting through the wires of communication lines and housing of equipment, radio frequency susceptibility, emission of radio frequency energy, a susceptibility to transients caused by lightning, the direct effects of lightning, electrostatic discharge. On the basis of qualification tests of the power supply system PS-114-115 the article presents an assessment of electromagnetic compatibility of the secondary power supply source of the IL-114-300 aircraft power supply system,

86 С.М. Мусин, В.А. Калий an analysis of the causes of non-compliance with the requirements for electromagnetic compatibility, measures to ensure electromagnetic compatibility are proposed.

Keywords: electromagnetic compatibility, electrical compatibility, compatibility of technical means,

compatibility of electrical equipment, electromagnetic communications, electromagnetic effects, electromagnetic disturbances

Введение При проектировании систем электрооборудования, информационно-вычислительных и

управляющих комплексов воздушных судов основное внимание уделяется обеспечению требуемых функциональных параметров разрабатываемых устройств. Особое внимание уделяется обеспечению электромагнитной совместимости функционирования авиационного бортового оборудования на этапах опытно-конструкторской работы, сертификационных и квалификационных испытаний, эксплуатации.

Способность электроэнергетического и электронного бортового оборудования воздушного судна удовлетворительно функционировать при совместной и одновременной работе и условиях интенсивных внешних электромагнитных и импульсных воздействий постоянно находится во внимании разработчиков и эксплуатантов воздушных судов [5-9].

АО «Ил» для эксплуатации готовит модернизированный самолет Ил-114-300, который заменит самолеты Ан-24, Ан-28 и Ан-140.

Система электроснабжения СГ-114-115 самолета Ил-114-300 состоит из источника первичного питания типа синхронный генератор трехфазный ГТ-40НЧ, работающего совместно с блоком регулирования и защиты БРЗУ-115ПЧ и блоком датчиков трансформаторов БДТ40К, и источников вторичного электропитания трансформаторно-выпрямительного устройства ТВУ-9К и преобразователя частоты ПЧ3-10К [1].

Трансформаторно-выпрямительное устройство ТВУ-9К мощностью 9 кВт является новым семейством авиационных выпрямительных устройств, преобразующих переменный трехфазный ток напряжением 115/200 В переменной частоты в постоянный ток напряжением 27 В, которые ранее в авиации не применялись [2].

Одной из сложнейших задач применения мощного источника питания, основанного на выпрямлении трехфазного переменного тока переменной частоты с применением силовых эпитаксиально-планарных диодов Шоттки является обеспечение электромагнитной совместимости.

Постановка задачи Требования по электромагнитной совместимости бортового авиационного

оборудования представлены в КТ-160G/14G, ГОСТ Р 54073 [3, 4]. Изделие трансформаторно-выпрямительное устройство ТВУ-9К должно

соответствовать следующим требованиям: - требованиям напряжения помех в цепях питания в диапазоне частот 10…100 МГц; - требованиям к току помех в жгутах линий связи в диапазоне частот 0,15…30 МГц; - требованиям восприимчивости к низкочастотному синусоидальному воздействию

помех проводимости на провода цепей питания; - требованиям восприимчивости к высокочастотному синусоидальному воздействию

на провода линий связи и цепей питания; - требованиям восприимчивости к импульсному воздействию на провода линий связи

и цепей питания; - требованиям восприимчивости к импульсному воздействию затухающего

синусоидального сигнала на провода линий связи, цепей питания и заземления;

Электромагнитная совместимость системы электроснабжения самолета ИЛ-114-300 87

- требованиям восприимчивости к воздействию излучения электрического поля в диапазоне от 2 МГц до 18 ГГц на блоки и соединительные провода;

- требованиям к напряжению помех в цепях питания в диапазоне частот от 10 кГц до 100 МГц;

- требованиям к току помех в жгутах линий связи в диапазоне частот 0,15…30 МГц; - требованиям к излучению электромагнитного поля в диапазоне частот от 10 кГц до

18 ГГц; - требованиям восприимчивости к низкочастотному синусоидальному воздействию

помех проводимости на провода цепей питания; - требованиям восприимчивости к высокочастотному синусоидальному воздействию

на провода линий связи и цепей питания; - требованиям восприимчивости к импульсному воздействию на провода линий связи

и цепей питания; - требованиям восприимчивости к импульсному воздействию затухающего

синусоидального сигнала на провода линий связи, цепей питания и заземления; - требованиям восприимчивости к воздействию излучения электрического поля в

диапазоне от 2 МГц до 18 ГГц на блоки и соединительные провода. Методы испытаний Испытания проводятся в лабораторных условиях последовательно в экранированной и

безэховой камерах, при использовании комплекса имитации бортовой сети переменного и постоянного тока, комплекса имитации кондуктивных помех, эквивалента сети. Параметры по результатам испытаний измеряются и регистрируются анализаторами спектра, осциллографами с функциями запоминания и регистрации, измерительными антеннами.

Испытания на соответствие требованиям восприимчивости к импульсному воздействию затухающего синусоидального сигнала на провода линий связи, цепей питания и заземления (рис. 1) в лабораторных условиях (рис. 2) проводились в АО «Тестприбор» (г. Москва).

Рис. 1. Схема подключения ТВУ-9К при проверке на восприимчивость электромагнитных помех

88 С.М. Мусин, В.А. Калий

Рис. 2. Устройство ТВУ-9К на испытательной установке

Материалы исследования При испытании ТВУ-9К на соответствие требованиям по электропитанию и

электромагнитным воздействиям зафиксированы нарушения работоспособности: - при воздействии на жгут 100-11 (децимальный номер 11203.7204.111.000 [2]) к

соединителю ХР2 (рис. 1) импульсных помех с частотами 1 МГц, 100 МГц (отрицательной полярности) загорается лампа «ОТКАЗ» и происходит выключение устройства ТВУ-9К. Работоспособность устройства ТВУ-9К восстанавливается после сброса питания управления +27 В;

- при воздействии на провод питания +27 В (рис. 1) импульсной помехой с частотой 100 МГц (отрицательной и положительной полярности) загорается лампа «ОТКАЗ» и происходит выключение устройства ТВУ-9К. Работоспособность устройства ТВУ-9К восстанавливается после сброса питания управления +27 В;

- при воздействии на жгут 100-21 (децимальный номер 11203.7204.121.000 [2]) к соединителю XP1 (рис. 1) импульсной помехой с частотой 100 МГц (отрицательной и положительной полярности) загорается лампа «ОТКАЗ» и происходит выключение устройства ТВУ-9К. Работоспособность устройства ТВУ-9К восстанавливается после сброса питания управления +27 В.

В данном испытании, во всех вышеописанных случаях, лампа «ОТКАЗ» загоралась при воздействии помехой при питании по цепи постоянного тока напряжением 27 В и отсутствии питания по цепи 115 В переменного трехфазного тока.

Анализ результатов испытаний Превышение предельно допускаемого уровня помех в проводе управления

относительно требования к напряжению помех в цепях питания в диапазоне частот от 10 кГц до 100 МГц происходит на двух близких частотах 11,58 МГц и 11,69 МГц (амплитуда напряжения составляет 1,97 В). Далее, практически на этих же частотах (11,79 МГц и 11,9 МГц) наблюдается несоответствие требованиям КТ-160G относительно требования к току помех в жгутах линий связи в диапазоне частот 0,15…30 МГц по току, расчетное амплитудное значение которого находится в диапазоне 0,15…0,17 мА, и в диапазоне частот 0,15…30 МГц по току, расчетное амплитудное значение которого находится в диапазоне 0,15…0,17 мА. На рис. 2 видно, что жгут 100-11 в электрическом соединителе недостаточно экранирован.

Анализ переменной составляющей в лабораторных условиях АО «Технодинамика» в неэкранированном проводе питания по постоянному току показал, что при работе ТВУ-9К переменная составляющая напряжения 27 В присутствует и максимум достигается на частоте 9,618 кГц, который составляет 16 мВ действующего значения (рис. 3), что


10 4 10 5 10 6

Частота, Гц

0

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

0.014

0.016

Дейс

твую

щее з

наче

ние

Гармонический состав сигнала

X: 9618

Y: 0.01589

X: 1.924e+04

Y: 0.007399

X: 3.847e+04

Y: 0.009687

X: 5.29e+04

Y: 0.004836

X: 7.695e+04

Y: 0.004973

X: 1.395e+05

Y: 0.001938

X: 4.761e+05

Y: 0.003262

X: 2.251e+06

Y: 0.008501

X: 2.616e+06

Y: 0.002608

X: 4.165e+06

Y: 0.001243

X: 1.178e+06

Y: 0.002785

соответствует 23 мВ амплитудного значения. Таким образом, данную помеху можно характеризовать как внешнюю, для защиты от которой необходимо дополнительно экранировать жгут 100-11.

При длине 10,5 м кабельного жгута 100-11 возможно образование и развитие резонансных явлений в самом кабельном жгуте. Это достаточно подтверждается расчетами. Скорость распространения электромагнитной волны v в кабеле составляет от 150·106 до 220·106 м/с. Длина волны для частоты 11,5 МГц λ=v·Т=220·106·0,087·10-6 = 19,1 м (Т - период резонансной частоты равный 11,5 МГц). При этом возможно возникновение резонансов при длине кабеля, близкой к половине длины волны ≈ 10 м.

Рис. 3. Переменная составляющая при нагрузке

Превышение предельно допустимого уровня относительно требования к напряжению помех в цепях питания в диапазоне частот от 10 кГц до 100 МГц для проводов питания фаз А, В, С, которое на частоте 9,75 кГц составляет 126 дБ·мкВ и на частоте 80 кГц составляет 100 дБ·мкВ. В абсолютных значениях амплитуд эти параметры равны 1,995 В и 0,1 В соответственно.

Частота высшей гармоники, соответствующей частоте коммутации диодного моста ТВУ-9К, составляет 4,41 кГц, амплитуда напряжения гармонической составляющей равна 4,52 В (действующее значение 3,199 В, рис. 5)

Рис 4. Спектр переменных составляющих в сигнале управления


10 4 10 5 10 6


0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

Дейс

твую

щее

зна

чени

е


X: 9648

Y: 0.1177

X: 1.93e+04

Y: 0.02116

X: 4.341e+04

Y: 0.02559

X: 6.271e+04

Y: 0.004582

X: 8.2e+04

Y: 0.003545

10 3 10 4 10 5


0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Дейс

твую

щее з

наче

ние


X: 801.9

Y: 0.5005

X: 2807

Y: 0.6687

X: 4410

Y: 3.199X: 5212

Y: 2.556

X: 6816

Y: 0.9932

X: 9222

Y: 0.8912

X: 1.724e+04

Y: 1.107X: 1.243e+04

Y: 0.9759

X: 2.205e+04

Y: 0.2057

Рис. 5. Спектр переменных составляющих в фазе А

На частоте коммутации, близкой к измеренной 9,2 кГц, уровень напряжения составляет по амплитуде произведение действующего значения на величину равную √2: 0,8912√2=1,2603 В. Фактическое значение амплитуды по результатам испытаний, измеренное на частоте 9,75 кГц, составляет 1,995 В.

С учетом того, что несоответствие требованиям по напряжению помех находится вблизи удвоенной частоты коммутации силовых диодов, необходимо проработать применение дополнительного фильтра для входных цепей питания по переменному току в конструкции ТВУ-9К.

Амплитудное значение на частоте 80 кГц составляет 0,1 В. При этом по измеренному сигналу в лабораторных условиях под нагрузкой, как показано на рис. 6, уже на частоте 8,2 кГц амплитуда не превышает 0,005 В (действующее значение 0,0035 В). Гармонические составляющие более высокого порядка влияния практически не оказывают. Поэтому электромагнитные помехи на частоте 80 кГц могут быть вызваны только внешними источниками на кабельный жгут 100-21.

Рис. 6. Спектр переменных составляющих в фазе А

Несоответствие требованиям КТ-160G/14G относительно требования восприимчивости к высокочастотному синусоидальному воздействию на провода линий связи и цепей питания при воздействии на жгут 100-21 питания по переменному току приводит к отключению устройства на частотах 30 кГц, 40 кГц, 70 кГц, 90 кГц вследствие проникновения помех в провода управления 100-21.

В этом случае происходит срабатывание триггеров в схеме логики определения селективности защит, что приводит к отключению ТВУ-9К. Работоспособность устройства при

Электромагнитная совместимость системы электроснабжения самолета ИЛ-114-300 91 этом сохраняется, при перезапуске ТВУ-9К происходит сброс защит и устройство восстанавливает работоспособность.

Аналогичным образом происходит срабатывание логики защит при проверке на соответствие КТ-160G/14G относительно требования восприимчивости к импульсному воздействию затухающего синусоидального сигнала на провода линий связи, цепей питания и заземления при воздействии на жгут 100-11 импульсной помехой с частотой 1 МГц (отрицательной полярности), импульсной помехой с частотой 100 МГц (отрицательной и положительной полярности).

Устранение данного несоответствия достигается доработкой схемы управления ТВУ-9К и дополнительной защитой триггеров схемы логики [10].

Выводы Вторичная система электроснабжения постоянного тока самолета Ил-114-300 на основе

трансформаторно-выпрямительного устройства ТВУ-9К при квалификационных испытаниях на электромагнитную совместимость по параметру восприимчивости к импульсному воздействию затухающего синусоидального сигнала на провода линий связи, цепей питания и заземления не соответствует требованиям КТ-160G/14G.

Анализ результатов испытаний показал, что причиной нарушения работоспособности устройства ТВУ-9К явилось восприимчивость его схем управления и защиты к электромагнитным возмущениям по жгуту 100-11 и 100-21.

Устранение данного несоответствия достигается доработкой схемы управления ТВУ-9К, дополнительной защитой триггеров схемы логики, доработкой частотных фильтров для входных цепей по переменному току и доработкой экранов жгутов 100-11 и 100-21.

С целью окончательной оценки критичности воздействия электромагнитных помех, создаваемых устройством ТВУ-9К на бортовое оборудование самолета Ил-114-300, и восприимчивости электромагнитных воздействий, необходимо провести испытания устройства в составе макета системы электроснабжения на стенде самолета Ил-114-300 и при проведении контрольных проверок режимов работы системы электроснабжения самолета Ил-114-300 под током.


1. Система генерирования СГ-114-115. ТМНК.01.012.0030.01ТУ. Технические условия. М.:

Технодинамика, 2017. 160 с. 2. Мусин С.М. Электрический самолет. Концепция и технологии / А.В. Левин, С.М. Мусин,

С.А. Харитонов, К.Л. Ковалев, А.А. Герасин, С.П. Халютин. Уфа: УГАТУ, 2014. 388 с. 3 ГОСТ Р 54073-2017. Системы электроснабжения самолетов и вертолетов. Общие требования

и нормы качества. М.: Стандартинформ, 2017. 4. КТ-160G/14G. Квалификационные требования. Кн. II, III. М.: АРМАК, 2015. 5. Попов Ю.В. Флуктуационные и импульсные помехи бортовых устройств регистрации / Ю.В.

Попов, А.Г. Фомин, Д.В. Клочков //Научный Вестник ГосНИИГА. 2017. № 17. С. 56-64. 6. Фесенко Е.В. Точная оценка погрешностей радиолокационных измерений с использованием

данных радиовещательного автоматического зависимого наблюдения // Научный Вестник ГосНИИГА. 2017. №17. С.71-78.

7. Акиншин Р.Н. Оценка влияния помех на достоверность координатной информации радиолокационного датчика бортовой информационной системы / Р.Н. Акиншин, Е.А. Старожук, А.В. Андреев //Научный Вестник ГосНИИГА. 2017. №11. С. 45-52.


8. Булеков В.П. Электротехническая совместимость оборудования летательного аппарата / В.П. Булеков, С.Б. Резников, В.Г. Болдырев, В.В. Бочаров, В.В. Савостьянов. М.: Изд-во МАИ, 1992. 216 с.

9. Мусин С.М. Электротехническая совместимость бортового авиационного оборудования как внешний воздействующий фактор /С.М. Мусин, В.А. Калий /Сборник докладов, XIV Всероссийская научно-техническая конференция «Научные чтения по авиации, посвященные памяти Н.Е. Жуковского». М.: Изд. дом ВВИА, 2017. С. 441-448.

10. Князев А.Д. Конструирование радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры с учетом электромагнитной совместимости /А.Д. Князев, Л.Н. Кечиев, Б.В. Петров. М.: Радио и связь, 1989.150 с.

REFERENCES

1. SG-114-115 generation system. TMNK.01.012.0030.01 TU. Technical conditions. Moscow,

Technodinamika Publ., 2017, 160 p. (In Russian). 2. Musin S. Electric plane. The concept and technology. A. V. Levin, S. M. Musin, S. A. Kharitonov,

K. L. Kovalev, A. A. Gerasin, S. P. Falutin. Ufa, UGATU Publ, 2014, 388 p. (In Russian). 3 GOST R 54073-2017. Electric power supply systems of aircraft and helicopters. General

requirements and norms of quality of electric energy. M., Standartinform Publ., 2017. (In Russian). 4. CT-160G.14G Qualification requirements. Books II, III. Moscow, ARMAK Publ., 2015. (In

Russian). 5. Popov Yu.V. Fluctuation and impulse noise on-board recording devices . Yu.V. Popov, A.G.

Fomin, D.V. Klochkov. Nauchnyj vestnik GosNII GA=Scientific Bulletin of the State Scientific Research Institute of Civil Aviation, 2017, no. 17(328), pp. 56-64. (In Russian).

6. Fesenko E.V. Accurate estimation of errors of radar measurements using data of broadcasting automatic dependent observation. Nauchnyj vestnik GosNII GA=Scientific Bulletin of the State Scientific Research Institute of Civil Aviation, 2017, no. 17(328), pp. 71-78. (In Russian).

7. Akinshin R.N. Assessment of the influence of noise on the reliability of the radar sensor coordinate information on-board information system . R. Akinshin, E.A. Stary, A.V. Andreev. Nauchnyj vestnik GosNII GA=Scientific Bulletin of the State Scientific Research Institute of Civil Aviation, 2015, no. 11(322), pp. 45-52. (In Russian).

8. Bulekov V. P. Electrotechnical compatibility of aircraft equipment. V.P. Bulekov, S.V. Reznikov, V.G. Boldyrev, V.V. Bocharov, V.V. Savostyanov. M., MAI Publ., 1992, 216 p. (In Russian).

9. Musin S.M., Kaliy V.A., Ehlektrotekhnicheskaya sovmestimost' bortovogo aviacionnogo oborudovaniya kak vneshnij vozdejstvuyushchij faktor [Electrical compatibility of airborne aviation equipment as an external factor]. Sbornik dokladov, XIV Vserossijskaya nauchno-tekhnicheskaya konferenciya «Nauchnye chteniya po aviacii, posvyashchennye pamyati N.E. ZHukovskogo». [Proceedings of the XIV all-Russian scientific and technical conference on aviation, devoted to the memory of N.E. Zhukovsky]. Moscow, 2017, pp. 441-448. (In Russian).

10. Knyazev A.D., Kechiev L.N., Petrov B.V. Konstruirovanie radioehlektronnoj i ehlektronno-vychislitel'noj apparatury s uchetom ehlektromagnitnoj sovmestimosti [Design of electronic and computing equipment with regard to electromagnetic compatibility]. Moscow, Radio i svyaz Publ, 1989. 150 p. (In Russian).


Мусин Сергей Миргасович, доктор технических наук, профессор, член общества

независимых расследователей авиационных происшествий при Международном авиационном комитете, главный научный сотрудник, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail: [email protected].


Калий Валерий Алексеевич, кандидат технических наук, главный конструктор Департамента систем электроснабжения, Центр проектирования Акционерного общества «Технодинамика», Государственная корпорация «Ростехнология» Российской Федерации, ул. Большая Татарская, 35, строение 5, Москва, Российская Федерация, 115184; e-mail: [email protected].

ABOUT THE AUTHORS

Musin Sergey M., Doctor of Technical Sciences, Professor, Member of a Society Independent Investigator Aviation Incidents at the International Aviation Committee, Main Research Assistant, The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya, Street 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected].

Kaliy Valery A., Candidate of Technical Sciences., Chief Designer of Department -Stock "Technodinamika, The State Corporation "Rustechnology" of the Russian Federation, Bolshaya Tatarskaya street, 35, building 5, 115184 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected].


2018 НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ ГА № 24 УДК 621.396.933:629.783

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ДОПОЛНЕНИЯ ГЛОБАЛЬНОЙ НАВИГАЦИОННОЙ СПУТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ

КОСМИЧЕСКОГО БАЗИРОВАНИЯ (SBAS)

В.А. ЛУКОЯНОВ1, С.Н. ПОГРЕБНОВ2, Е.В. НОВОЖЕНОВ2, А.А. АРНДТ1, Г.Е. МАСЛЕННИКОВА1


2Государственная корпорация по организации воздушного движения в Российской Федерации, г. Москва, Российская Федерация

Аннотация. В настоящее время для обеспечения требуемых навигационных характеристик

(RAIM) глобальной навигационной системы в пространстве ИКАО определила стандарты для функциональных дополнений бортового (ABAS), наземного (GBAS) и космического (SBAS) базирования. ABAS реализуется во всех бортовых приемниках в виде RAIM (автономного контроля целостности в приемнике). GBAS выпускается в Российской Федерации фирмой СПЕКТР. Уже установлено и сертифицировано более 120 систем, которые обеспечивают RNP от взлета до посадки почти на всей территории РФ. SBAS полностью реализована на территории США. Ведутся работы по созданию SBAS в Европе и Индии. В Российской Федерации проводятся работы по созданию широкозонной системы космического базирования – СДКМ. В статье рассмотрены требования (в части гражданской авиации) к системе функционального дополнения космического базирования. Рассмотрены принцип построения, состав системы и требования к её элементам, требования к программному обеспечению, функциональные требования к системе, принципы построения наземной инфраструктуры, а также требования по надежности к линиям передачи данных и геостационарным спутникам. Структура и принцип действия функциональных дополнений космического базирования (SBAS) описаны на базе спецификаций SBAS типов WAAS(США) и EGNOS (Европа). Приведены основные проблемы реализации SBAS этой системы.

Ключевые слова: глобальная навигационная система, функциональное дополнение,

космическое базирование, принцип построения, требования, наземная станция, система ГЛОНАСС, GPS, космос, спутник.

FUNCTIONAL ADDITIONS OF GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM OF SPACE BASING (SBAS)

LUKOYANOV V.A.1, POGREBNOV S. N.2, NOVOZHENOV E.V.2, ARNDT A.A.1, MASLENNIKOVA G.E.1

1The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Moscow, Russian Federation 2Federal State Unitary Enterprise "State ATM Corporation", Moscow, Russian Federation

Abstr act. Currently, to ensure the required navigation performance (RAIM) GNSS in space, ICAO

has defined standards for onboard (ABAS), ground – based (GBAS) and space – based (SBAS) functional additions, ABAS is implemented in all airborne receivers in the form of RAIM – autonomous integrity monitoring in the receiver GBAS is produced in Russian Federation by the company Spektr. More than 120 systems have already been installed and certified, which provide RPN from takeoff to landing on almost all Russian territories. The SBAS is fully implemented in the United States. Work in underway to create an SBAS in Europe and India. In the Russian Federation work is underway to create a wide-zone space-based system. In article has considered the principles of construction and the requirement to the system of functional addition of space basing (SBAS). Are considered principle of construction, structure of system

Функциональные дополнения глобальной навигационной спутниковой системы космического базирования (SBAS) 95 and requirement to the SBAS elements, requirements to the software, functional requirements to system, principles of creation of land infrastructure of SBAS, requirements for reliability to data lines and geostationary satellites. The structure and the principle of action of functional additions of space basing (SBAS) are described on the basis of the SBAS specifications of the WAAS types (USA) and EGNOS (Europe). The main problems of realization of SBAS are given.

Keywords: GNSS, functional addition, space basing, principle of construction, requirement

GLONASS system, GPS, space, satellite

Введение

Структура и принцип действия функциональных дополнений космического базирования (SBAS) описаны на базе спецификаций SBAS типов WAAS(США) и EGNOS (Европа), а также опыта разработки и сертификации функциональной системы наземного базирования GBAS типа ЛККС-А-2000 (Россия).

SBAS предназначена для обеспечения RNP (требуемых навигационных характеристик: точности, целостности, непрерывности обслуживания и готовности) сигнала в пространстве ГНСС для обеспечения совместно с бортовым оборудованием процедур полета по маршруту, захода на посадку и посадки воздушных судов (ВС)

Состав системы SBAS включает следующие основные функциональные элементы: 1. опорные стации (RS); 2. мастер станции (MS); 3. линии передачи данных RS-MS/NS, MS-GS, GS-GEO; 4. наземные станции связи с GEO (GS); 5. узловые станции (NS); 6. геостационарные спутники (GEO); 7. с оборудованием поставляется программное обеспечение (ПО). Программное обеспечение всех модулей SBAS соответствует квалификационным

требованиям DO-178 (DO 278). Операционная система, на которой базируется программное обеспечение, работает в

системе реального времени и поддерживает расширенное управление системными ресурсами, включая статическое сегментирование процессорного времени и оперативной памяти.

В пределах “следа” GEO по возможности равномерно располагается по крайней мере, 24 RS на расстояниях порядка 1000 км друг от друга. Каждая RS сопряжена, в том числе через узловые станции (NS), с двумя MS. Каждая MS сопряжена со своей GS, с которой сигнал SBAS через GEO поступает потребителю.

Функциональные требования SBAS выполняет восемь основных функций: 1. Сбор данных с RS. 2. Вычисление ионосферных коррекций. 3. Определение орбит спутников. 4. Вычисление орбитальных коррекций. 5. Определение целостности спутников. 6. Независимое подтверждение данных. 7. Передача сообщений SBAS.

http://context.reverso.net/%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%B4/%D0%B0%D0%BD%D0%B3%D0%BB%D0%B8%D0%B9%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9-%D1%80%D1%83%D1%81%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9/GLONASS

96 В.А. Лукоянов, С.Н. Погребнов, Е.В. Новоженов, А.А. Арндт, Г.Е. Масленникова

8. Управление и поддержание системы в работоспособном состоянии. Функциональная схема SBAS приведена на рис. 1.

Рис. 1. Функциональная схема SBAS

Входными данными для функции 1 являются: − информация о состоянии GPS, ГЛОНАСС и GEO; − информация о состоянии атмосферы; − координаты антенн; − калибровочные данные оборудования. Бортовой приемник в режиме L1 принимает псевдодальности и навигационные данные

со всех спутников, находящихся на обслуживании, а в режиме L1/L2 вычисляет дифференциальные данные.

Функциональные дополнения глобальной навигационной спутниковой системы космического базирования (SBAS) 97

Чтобы корректировать влияние тропосферы, в контрольных станциях собирается метеоинформация (данные о температуре, давлении и влажности).

Все данные проходят обработку, чтобы исключить аномальные данные из процесса обработки.

Функция 2 состоит в определении коррекции задержек в ионосфере на сетке вертикальных ионосферных погрешностей (GIVE), то есть в контрольных станциях вычисляются вертикальные ионосферные погрешности для каждой точки ионосферной сетки (IGP) региона SBAS. GIVE не должна превышать 1,5 м.

Функция 3 заключается в приеме данных GPS/ГЛОНАСС и GEO, чтобы определить положение, скорость, дрейф и смещение часов.

Для реализации этой функции на вход системы поступает: − GPS L1-C/A измеренные псевдодальности; − GPS L1/L2 дифференциальные измерения; − ГЛОНАСС L1-C/A измеренные псевдодальности; − ГЛОНАСС L1/L2 дифференциальные измерения; − навигационные данные GPS/ГЛОНАСС; − данные о состоянии атмосферы, − данные о местоположении антенн; − принимаемое L1/L2 дифференциальное смещение псевдодальности. В процедуры функции 3 входят: − минимизация влияния ионосферы и тропосферы на измерение псевдодальностей с

целью определения навигационных данных GPS и ГЛОНАСС; − определение положения, скорости (ускорения GEO), а также дрейфа и смещения

временной сетки GPS, ГЛОНАСС и GEO с учетом временной сетки SBAS; − определение эфемерид и альманахов GEO. Выходными параметрами функции 3 являются данные орбит GPS, ГЛОНАСС и GEO,

также эфемериды и альманахи GEO. Функция 4 заключается в определении точных коррекций погрешностей эфемерид и

часов спутников по навигационным сообщениям, поступающим со спутников GPS, ГЛОНАСС и параметрам их орбит, полученных функцией 3.

Функция 4 вычисляет медленно меняющиеся коррекции часов и эфемерид и быстро меняющиеся коррекции часов, а также дифференциальную погрешность дальности пользователя (UDRE). UDRE не должна превышать 1,5 м.

Целостность коррекций параметров спутников и ионосферы контролируется по всем спутникам системы (GPS/ГЛОНАС). Сигнал оповещения выдается каждый раз, когда коррекции параметров спутников или/и ионосферы не могут использоваться или когда какая-либо из точек ионосферной сетки не может быть проконтролирована по какой- либо причине.

Входными параметрами для реализации функции 5, осуществляющей контроль целостности, являются:

− навигационные данные спутников GPS и ГЛОНАСС; − положение фазового центра антенны; – быстро меняющиеся и медленно меняющиеся коррекции погрешностей параметров

спутников; − положение IGP; − оценка вертикальной задержки в ионосфере для IGP; − данные IGP GIVE. Сообщение "не использовать" передается каждый раз, как только возникает: − погрешность псевдодальности;


− дифференциальная погрешность дальности пользователя(UDRE); − коррекция вертикальной задержки в ионосфере для какой-либо точки ионосферной

сетки - выходят за заданные пределы. Функция 5 определяет - находится ли в режиме слежения спутник, который по данным

альманаха должен находиться в " поле зрения". Сообщение "не контролируется" передается всякий раз, когда по какой-либо причине

сообщение с какого-либо спутника не контролируется системой SBAS. Прежде чем данные поступят в наземную станцию для передачи их на GEO, они

проходят независимую проверку/подтверждение целостности (функция 6) одним из двух методов:

− либо путем сравнения с независимо полученными измерениями; − либо путем совместной обработки с независимо полученными измерениями и

сравнения результата с заданным значением. Период активации передаваемых данных должен заключаться между временем

поступления последнего бита данного сообщения и временем поступления последнего бита последующего сообщения.

Для выполнения функции 6 на ее вход подаются: Независимые данные по: - измерениям псевдодальности GPS/ГЛОНАСС L1-C/A; - измерениям дифференциального кода GPS/ГЛОНАСС L1/L2; - атмосфере. Данные, полученные функциями 2-5: - навигационные данные GPS и ГЛОНАСС; - положение фазового центра антенны; - дифференциальное смещение псевдодальностей, принимаемых на частотах L1/L2; - положение IGP; - оценки вертикальных задержек IGP; - данные IGP GIVE; - данные орбит GPS/ГЛОНАСС и GEO; - данные об эфемеридах и альманахах GEO; - быстро и медленно меняющиеся коррекции параметров спутников; - UDRE спутников; - сообщения "не использовать" и "не контролируется". Функция 7 системы заключается в передаче с наземной станции на GEO

подтвержденной информации: а) "не использовать" и "не контролируется" спутник или IGP; б) быстро меняющиеся коррекции параметров спутника (его часов); в) медленно меняющиеся коррекции часов и эфемерид спутника; г) оценка вертикальной задержки IGP; д) данные IGP GIVE; е) данные эфемерид и альманахов GEO; ж) UDRE спутников; з) положение IGP; и) смещение временной сети SBAS; к) команды режима тестирования GEO. В формате SBAS используются два вида коррекции данных - быстрые и медленные.

Быстрая коррекция предназначена для компенсации быстро меняющейся погрешности часов GPS/ГЛОНАС. Эти коррекции одинаковы для всех пользователей.

Медленно меняющиеся коррекции предназначены для компенсации погрешностей эфемерид, медленного ухода часов и погрешностей, связанных с параметрами ионосферы,

Функциональные дополнения глобальной навигационной спутниковой системы космического базирования (SBAS) 99 для чего потребителю передается широкозонная модель ионосферных задержек и данные в реальном масштабе времени, которые позволяют оценить задержки в ионосфере для каждого спутника. Путем линейной экстраполяции данных 3-4 смежных точек IGP GIVE.

Тропосферная задержка зависит от местных условий, в которых находится пользователь, вследствие чего в сообщении SBAS передаются данные, которые позволяют вычислить тропосферные коррекции в бортовом приемнике.

Для обеспечения связи, получаемой на борту коррекций к псевдодальностям с положением ВС, эти коррекции передаются в виде отдельных поправок:

- частотно-временных; - эфемероидных; - ионосферных поправок. Причем последние передаются в виде прямоугольной сетки на следе GEO,

включающей около 1000 точек.

Радиочастотные характеристики и формат сообщения SBAS Радиочастотные характеристики и формат сообщения SBAS, передаваемый

потребителю, должны соответствовать требованиям SARPs ИКАО Приложение 10 том 1 раздел 3.5.

Зона действия Зона действия SBAS находится в пределах “следа” геостационарного спутника. На территории Российской Федерации должны быть сформированы три независимые

зоны, создаваемые тремя GEO, которые должны обслуживать регионы Европы, Сибири и Дальнего Востока.

В Европе СДКМ целесообразно совместить с европейской системой EGNOS.

Требования к элементам SBAS Опорные станции (RS) (рис. 1) предназначены для приема сигналов космических

группировок GPS/ГЛОНАСС, должны формировать измеренные данные и навигационные сообщения с каждого спутника GPS/ГЛОНАСС и передавать их в центральный процессор главной станции SBAS (MS).

Входными данными для RS являются: - сигналы спутников GPS и ГЛОНАСС; - атмосферные данные; - данные расположения антенн; - калибровочные данные. RS обеспечивают: - прием сигналов всех видимых под углом выше 5º спутников GPS и ГЛОНАСС; - измерение псевдодальностей каждого из спутников GPS и ГЛОНАСС

в диапазоне L1; - измерение псевдодальностей каждого из спутников GPS и ГЛОНАСС

в диапазоне L1/L2; - прием навигационной информации со спутников GPS и ГЛОНАСС в соответствии с

интерфейсными контрольными документами на GPS и ГЛОНАСС; - прием или измерение параметров атмосферы в месте расположения RS

(температуры, давления и влажности); - вычисление разности псевдодальностей, измеренных в L1 и L1/L2 диапазонах; - измерение отклонения шкал времени спутников от эталонной шкалы времени SBAS; - отбраковывание данных, значения которых выходят за пределы допуска; - формирование сообщения для передачи их в главную и узловую станции (MS/NS);


- первичный контроль целостности на уровне требований к ЛККС (1-2x10-7 на заход, время оповещения 6 с).

В состав RS входят: - опорные приемники GPS и ГЛОНАСС с АФУ, работающие в диапазонах L1 и L1/L2; - центральный процессор; - атомный (цезиевый или рубидиевый) эталон частоты; - интерфейсная аппаратура приема/передачи информации по наземным или

космическим линиям передачи данных для связи RS c MS и NS; - аппаратура регистрации и хранения данных. Фазовые центры антенн приемников GPS и ГЛОНАСС RS должны быть установлены с

точностью: - 1 см 95% по горизонтали; - 2 см 95% по вертикали.

Рис. 2. Структурная схема RS


Главная станция SBAS (MS)

Главная станция SBAS предназначена для обработки информации, поступающей с RS и других источников, формирования сообщения в формате SARPs ИКАО (раздел 3) и передачи его в наземные станции (GS).

Входными данными для MS являются: - данные, поступающие со всех RS, входящих в SBAS; - данные, поступающие от центров управления GPS и ГЛОНАСС; - данные с других независимых источников. Функциями MS являются: - формирование зональной модели ионосферных задержек; - формирование зональных тропосферных поправок; - определение положения, скорости и ускорения для каждого спутника, а также

смещение и дрейф шкал времени относительно шкалы времени SBAS; - контроль целостности информации по каждому спутнику; - вычисление мультиплексной поправки для каждого спутника в зависимости от

местоположения аппаратуры передачи данных потребителю (RT); - формирование сообщения потребителям в формате SBAS для каждого

местоположения аппаратуры передачи; - обеспечение независимого контроля сформированного сообщения и всех его

составляющих либо путем сравнения с независимо полученными измерениями, либо путем совместной обработки с независимо полученными измерениями и сравнения результата с заданным значением;

- формирование сообщения «не использовать» и «не контролируется» для спутника или ионосферной поправки;

- синхронизация и передачи сформированных сообщений в ЛПД MS –GS. В состав MS входят: - центральный процессор; - ПМО, обеспечивающее выполнение вышеперечисленных функций; - интерфейсная аппаратура приема/передачи информации для связи с RS и GS; - аппаратура регистрации и хранения данных.

Линии передачи данных RS-MS/NS, MS-GS, GS-GEO Требования к ЛПД наземной инфраструктуры. Коммуникационная система SBAS должна состоять из двух независимых сетей: сети

SBAS и контрольной сети. Эти сети включают как наземный, так и космический сегменты. При этом: • Каждая опорная станция (RS) соединяется с каждой мастер станцией (MS/NS) двумя

линиями связи, имеющими готовность 0,9995 и надежность 6х10-6 (что эквивалентно МТВО 170000 часов).

• Каждая мастер станция (MS) с каждой из двух наземных станций (GS) соединены четырьмя линиями связи и должны обеспечивать готовность 0,9998 и надежность 2х10-6 (что эквивалентно МВТО 500000 часов).

• Линии связи между MS должны иметь готовность 0,9999 и надежность 2х10-6. Общая задержка в наземной сети для любого соединения приблизительно равна 150 -

250 ms, а максимальное время переключения с основной сети на резервную не должно превышать 4 секунд.

Мультиплексная сеть с временным разделением должна поддерживать скорость передачи данных в 2400/4800/9800 bps, 19,6 kbps и 56,64 kbps.


Наземные станции связи с GEO (GS) Наземные станции связи с GEO (GS) являются передатчиками сигнала,

сформированного в MS на GEO. Узловые станции (NS). Узловые станции используются для оптимизации структуры ЛПД между RS – MS. Геостационарные спутники (GEO) Каждая из зон SBAS должна обслуживаться тремя GEO с характеристиками

надежности, приведенными в табл.

Таблица

Частота отказов и их продолжительность для GEO

Частота отказов Средняя продолжительность

Отказ GEO режим 1 1,0 в год 10 мин

Отказ GEO режим 2 0,1 в год 36 часов

Отказ GEO режим 3 0,01 в год До замены спутника

Смещение системного времени СДКМ относительно UTC не должно превышать 20 ns.

Стабильность часов системы GEO должна быть по крайней мере 2х10-13 за 24 часа.

Латентность быстрых коррекций не должна превышать 5,2 с.

Выводы

Реализация SBAS связана с рядом проблем:

1. Коррекция псевдодальностей формируется по данным с RS, которые могут быть весьма удаленными от точки приема, что вызывает проблемы, связанные с компенсацией декорреляционных погрешностей, особенно погрешностей, вызванных возмущенной ионосферой.

2. Погрешности в точке приема, удаленной от RS, могут зависеть от местных условий, например, переотражений и электромагнитных помех, которые не контролируются в RS.

3. Громадный объем информации, передаваемый от нескольких десятков RS в главную станцию, предъявляет очень жесткие требования к надежности ЛПД наземной инфраструктуры. Реализация этих требований даже на таких развитых территориях, как США и Европа, вызывает серьезные проблемы.

4. Использование геостационарных спутников ограничивает зону действия SBAS 700 по широте, что не позволяет использовать ее в Северных регионах РФ.


ЛИТЕРАТУРА 1. Способ повышения безопасности полета и посадки воздушных судов с помощью локальной

контрольно-корректирующей станции: пат. 2666554 Рос. Федерация/ Завалишин О.И. №2017135659; заявл. 06.10.17; опубл. 11.09.18, Бюл. № 26

2. Способ глобального мониторинга жизнеобеспечения региона с помощью единой сети локальных контрольно-корректирующих станций: пат. 2659469 Рос. Федерация / Завалишин О.И. № 20117131925; заявл. 13.09.17; опубл. 02.07.18, Бюл. № 19.

3. Способ определения ионосферного шторма с помощью наземной стационарной локальной контрольно-корректирующей станции: пат. 2653066 Рос. Федерация/ Завалишин О.И. № 2017130479; заявл. 29.07.17; опубл. 07.05.18, Бюл. № 13.

4. Способ локации воздушного судна: пат. 2542325 Рос. Федерация/ Завалишин О.И. №2013134580/07; заявл. 24.07.13; опубл. 20.02.15, Бюл. № 5.

5. Способ повышения целостности выходных сигналов бортовых спутниковых навигационных приемников, пат. 2541691 Рос. Федерация/ Завалишин О.И. № 2013137528/28; заявл. 12.08.13; опубл. 20.02.15, Бюл. № 5.

6. Способ фотонной локации воздушного объекта: пат. 2497079 Рос. Федерация/ Завалишин О.И. № 2012123503/28; заявл. 07.06.12; опубл. 20.02.15, Бюл. № 30.

7. ИКАО DOC 9613 AN/937. Руководство по навигации, основанной на характеристиках (PBN) ИКАО. 3-е изд., 2009.

8. ICAO DOC 9613 AN/937. Руководство по навигации, основанной на характеристиках (PBN). ИКАО. 4-е изд., 2013.

9. Малыгин В.Б., Нечаев Е.Е. Метод снижения конфликтности на стандартных маршрутах вылета и прибытия// Научный вестник МГТУ ГА. 2014. №209. C. 124-129.

10. Дивак Н.И., Нечаев Е.Е. Анализ структуры воздушного пространства МВЗ // Научный вестник МГТУ ГА. 2015. №211. C. 13-16.

11. Шапкин В.С., Демин С.С., Никитин А.В., Демин Д.С., Ковтушенко Д.В. К вопросу о применении рискоориентированного подхода в задаче обеспечения безопасности полтов// Научный вестник ГосНИИ ГА. 2017. № 16 (327). С. 61-72.

12. Стулов А.В., Корчагин В.А., Иовенко Ю.А. Состояние внедрения спутниковых навигационных технологий в гражданской авиации России// Научный вестник ГосНИИ ГА. 2016. № 15 (326). С. 7-20.

13. Сычев М.И., Фесенко С.В. Аппаратно-программный комплекс имитации информации средств и систем наблюдения аэронавигационной системы Российской Федерации//Научный вестник ГосНИИ ГА. 2016. № 15 (326). С. 104-112.

REFERENCES

1. Zavalishin O.I. Sposob povysheniya bezopasnosti poleta i posadki vozdushnykh sudov s pomoshh`yu local`noj control`no-korrektiruyushhej stantsii [The way of increase in safety of flight and landing of aircrafts by means of the local control correcting station]. Patent RF, no. 2666554, 2018. (In Russian).

2. Zavalishin O.I.Sposob global`nogo monitoringa zhizneobespecheniya regiona s pomoshh`yu edinoj seti local`nykh kontrol`no-korrektiruyushhikh stantsij [ The way of global monitoring of life support of the region by means of uniform network of the local control correcting stations]. Patent RF, no. 2659469, 2018. (In Russian.)

3. Zavalishin O.I.Sposob opredeleniya ionosfernogo shtorma s pomoshh`yu nazemnoj statsionarnoj local`noj kontrol`no-korrektiruyushhej stantsii [ The way of definition of an ionospheric storm by means of the earth-based stationary local control correcting station]. Patent RF, no.2653066 , 2018. (In Russian).

4. Zavalishin O.I. Sposob lokatsii vozdushnogo sudna [The way of a location of the aircraft]. Patent RF, no. 2542325 , 2015. (In Russian).

5. Zavalishin O.I. Sposob povysheniya tselostnosti vykhodnykh signalov bortovykh sputnikovykh navigatsionnykh priemnikov [The way of increase in integrity of output signals of airborne satellite navigation receivers]. Patent RF, no.2541691, 2015. (In Russian).

http://www.findpatent.ru/patent/266/2666554.html







6. Zavalishin O.I. Sposob fotonnoj lokatsii vozdushnogo ob`ekta [The way of a photon location of an air object]. Patent RF, no. 2497079, 2015. (In Russian).

7. ICAO Doc 9613 AN/937. The guide to the navigation based on characteristics (PBN), ICAO, 3th ed., 2009.

8. ICAO Doc 9613 AN/937. The guide to the navigation based on characteristics (PBN), ICAO, 4th ed., 2013.

9. Malygin V.B., Nechaev E.E. Method of decrease in conflictness on standard routes of a departure and arrival. Nauchnyj vestnik MGTU GA = Scientific bulletin of MSTU CA, 2014, no. 209, pp. 124-129. (In Russian).

10. Divak N.I., Nechayev E.E. Analysis of structure of airspace of MVZ. Nauchnyj vestnik MGTU GA = Scientific bulletin of MSTU CA, 2015, no. 211, pp. 13-16. (In Russian).

11. Shapkin V.S., Demin S.S., Nikitin A.V., Demin D.S, Kovtushenko D.V. About application of risk oriented approach in a problem of safety of flights. Nauchnyj vestnik GosNII GA=Scientific Bulletin of the State Scientific Research Institute of Civil Aviation, 2017, no.16 (327), pp. 61-72. (In Russian)

12. Stulov A.V., Korchagin V.A., Iovenko Yu.A., Implementation status of satellite navigation technologies in civil aviation of the Russian Federation. Nauchnyj vestnik GosNII GA, 2016, no.15 (326), pp. 7-20.

13. Sychev M.I., Fesenko S.V., Hardware-software complex simulating media for aeronautical surveillance system of the Russian Federation. Nauchnyj vestnik GosNII GA=Scientific Bulletin of the State Scientific Research Institute of Civil Aviation, 2016, no.15 (326), pp. 104-112. (In Russian)


Лукоянов Владимир Александрович, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail: [email protected]

Погребнов Сергей Николаевич, директор филиала «МЦ АУВД», ФГУП "Госкорпорация по организации воздушного движения", Москва, Российская Федерация; е-mail: [email protected].

Новоженов Евгений Валерьевич, директор филиала «Аэронавигация Северо-Запада» ФГУП "Госкорпорация по организации воздушного движения", Санкт-Петербург, Российская Федерация; e-mail: [email protected].

Арндт Антон Александрович, ведущий научный сотрудник отдела исследований перспективных направлений аэронавигационной системы, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail: [email protected].

Масленникова Галина Евгеньевна, доктор технических наук, начальник отдела, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail: [email protected].

ABOUT THE AUTHORS

Lukoyanov Vladimir A., Candidate of Technical Sciences, Leading Research Fellow, The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected].





Pogrebnov Sergey N., Director of Branch Moscow ATC Center, The Federal State Unitary Enterprise "State Corporation on the Organization of Air Movement", Moscow, Russian Federation; е-mail: [email protected].

Novozhenov Evgeniy V., Director of Branch «North-West Air Navigation», The Federal State Unitary Enterprise "State Corporation on the Organization of Air Movement", St. Petersburg, Russian Federation; e-mail: [email protected].

Arndt Anton A., Leading Researcher, The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected].

Maslennikova Galina E., Doctor of Technical Sciences, Head of the Department, The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected].



НАВИГАЦИОННАЯ СТРУКТУРА, ОСНОВАННАЯ НА ХАРАКТЕРИСТИКАХ PBN

О.И. ЗАВАЛИШИН1, В.А. ЛУКОЯНОВ2, С.В. ИВАНЕНКО2, А.А. ЕЩЕНКО2, С.В. ГУБЕНКО2

1ООО НППФ «СПЕКТР», г. Москва, Российская Федерация


Аннотация. Обзорная статья, в которой рассматривается возможность обеспечения требуемых

навигационных характеристик различными навигационными системами (VOR, DME, GNSS) для полетов методами зональной навигации, основанной на характеристиках PBN. Дается определение требуемых навигационных характеристик (RNP). Требования к характеристикам указываются в навигационных спецификациях, в которых также определяется, какие навигационные датчики и оборудование можно использовать для соблюдения этих требований к характеристикам. Чтобы обеспечить согласованность действий на глобальном уровне, путем предоставления государствам и эксплуатантам конкретного инструктивного материала относительно реализации, при использовании PBN, общие навигационные требования определяются на основании эксплуатационных требований. Рассматриваются различные варианты с учетом имеющихся технических средств навигационного обслуживания, которые позволили бы обеспечить соблюдение данных требований. Показаны возможности систем VOR/DME, DME/DME и GNSS с дополнениями типа ABAS, SBAS и GBAS по обеспечению полетов методами зональной навигации. Дается ориентировочная оценка стоимости реализации навигационных структур PBN различными системами. Приводится состояние внедрения системы спутниковой навигации (GPS/ГЛОНАСС/GBAS) в РФ. Делается заключение, что для Российской Федерации, имеющей собственную космическую группировку и значительное количество уже установленных ЛККС, внедрение методов зональной навигации всех спецификаций (от взлета до посадки) целесообразно проводить на базе ГЛОНАСС/GPS с функциональным дополнением типа GBAS(ЛККС).

Ключевые слова: требуемые навигационные характеристики (RNP), зональная навигация,

основанная на характеристиках (PBN), средства навигации (VOR, DME, GNSS), структура PBN, полеты.

NAVIGATION STRUCTURE OF PERFORMANCE BASED NAVIGATION (PBN)

O.I. ZAVALISHIN1, V.A. LUKOYANOV2, S.V. IVANENKO2, A.A. ESHCHENKO2, S.V. GUBENKO2

1LLC NPPF«SPEKTR», Moscow, Russian Federation


Abstract. The review article in which the possibility of providing the required navigation characteristics with various navigation systems (VOR, DME, GNSS) for flights is considered by methods of the zone navigation based on characteristics of PBN. Requirements to characteristics are specified in navigation specifications in which is also defined what navigation sensors and the equipment can be used for observance of these requirements to characteristics. To provide coherence of actions at the global level, by granting to the states and operators of concrete instructive material concerning realization, when using PBN,

Навигационная структура, основанная на характеристиках PBN 107 the general navigation requirements are defined on the basis of operational requirements. Various options taking into account the available technical means of navigation service which would allow to provide observance of these requirements are considered. Definition of the required navigation characteristics (RNP) is given. Possibilities of the VOR/DME, DME/DME and GNSS systems with ABAS, SBAS and GBAS additions for ensuring flights with methods of zone navigation are shown. Approximate estimation of cost of realization of navigation structures of PBN is given by various systems. The condition of introduction of system of satellite navigation (GPS/GLONASS/GBAS) is given in the Russian Federation. The conclusion becomes that for the Russian Federation having own space group and a significant amount of already established LKKS, introduction of methods of zone navigation of all specifications (from take-off to landing) it is expedient to see to landing on the basis of GLONASS/GPS with functional GBAS (LKKS) addition.

K eywor ds: the required navigation characteristics (RNP), the zone navigation based on characteristics

(PBN), navigation aids (VOR, DME, GNSS), structure of PBN, flights

Введение Навигационная структура должна обеспечить требуемые навигационные

характеристики (RNP) в воздушном пространстве в соответствии с заданной для этого воздушного пространства навигационной спецификацией зональной навигации PBN.

Требуемые навигационные характеристики Требуемые навигационные характеристики - RNP являются параметрами

навигационной инфраструктуры, которые определяют целевой уровень безопасности. RNP включают следующие параметры:

- целостность, - точность, - непрерывность обслуживания, - готовность. Целостность. Характеризуется степенью доверия к информации, предоставляемой

всей системой для управления. Целостность – это способность системы своевременно и обоснованно предупреждать пользователя в тех случаях, когда система не должна использоваться для данной операции.

В навигации различают целостность сигнала в пространстве и целостность RNP. Целостность сигнала в пространстве обеспечивается наземной системой контроля. Так,

в системе посадки по I категории вероятность необнаруженного выхода точности сигнала в пространстве за заданные пределы не должна превышать 10-8, а время оповещения об отказе не должно превышать 3 с.

Целостность RNP предполагает наличие сигнализации пилоту о выходе ВС за пределы коридора RNP в течение заданного промежутка времени. Эта сигнализация должна реализовываться бортовыми средствами.

Так, при полетах методом зональной навигации по спецификации RNP-1, вероятность необнаруженного выхода ВС за пределы коридора в 1 мм не должна превышать 10-5. Время оповещения пилота должно быть в пределах 10 с.

Чтобы обеспечить заданную целостность, бортовые средства контроля должны иметь информацию о точности средств навигации, на основании которой формируются уровни защиты. В настоящее время это реализовано только в системах функционального дополнения к ГНСС (GBAS и SBAS).

Например, в системе GBAS в сообщении типа 1 передается информация о точности определения псевдодальности в опорной точке (σpr_grd) и параметры целостности В1-В4, на основании которых в бортовом приемнике вычисляются уровни защиты в вертикальной и

108 О.И. Завалишин, В.А. Лукоянов, С.В. Иваненко, А.А. Ещенко, С.В. Губенко горизонтальной плоскостях (VPL и LPL). Сообщение типа 4 содержит информацию о порогах сигнализации в вертикальной и горизонтальной плоскостях (VAL и LAL). Требуемый уровень целостности обеспечивается, если VPL<VAL и LPL<LAL.

Точность. Определяется погрешностью следования ВС по заданной траектории (TSE). Численно точность выражается через СКО погрешности следования ВС по заданной траектории для 95% вероятности.

В каждой точке траектории ВСTSE = NSE + FTE + TE, где NSE – отклонение ВС от заданной траектории, обусловленное погрешностью

системы навигации; FTE – отклонение ВС от заданной траектории, обусловленное погрешностью техники

пилотирования; TE – погрешность задания плановой траектории. Готовность. Выражается через вероятность того, что к началу операции параметры

системы находятся в пределах нормы. Непрерывность обслуживания. Выражается через вероятность отказа системы на

заданном интервале времени. Технические характеристики средств навигации

В настоящее время средствами, позволяющими реализовывать режим зональной навигации, являются:

- VOR/DME; - DME/DME; - ГНСС. Система ближней навигации VOR/DME. Система ближней навигации VOR/DME является угломерно-дальномерной системой, которая

позволяет на борту ВС определить расстояние и направление на месторасположение маяка. Зная координаты месторасположения VOR/DME, бортовая система управления полетом(FMS) позволяет определить координаты ВС в местной системе координат (с пересчетом в WGS-84) и затем рассчитать отклонение от заданной траектории полета.

Ограничение в использовании навигационной инфраструктуры VOR/DME заключается в низкой точности угломерного оборудования не более + 30, в среднем эксплуатационная точность VOR/DME составляет + 50. Если учесть, что погрешности средств навигации (NSE) и погрешности пилотирования (FTE) примерно равны, то это позволяет реализовывать требования RNP-5 по точности на расстояниях до 110 км. Соответственно, для реализации RNP-1 расстояние между смежными VOR/DME должно составлять порядка 20-25 км, что является неприемлемым по многим причинам. VOR/DME не позволяет реализовывать спецификации типа RNP из-за отсутствия системы контроля целостности. Таким образом, VOR/DME может использоваться только для спецификации RNAV-5/10.

Системы ближней навигации DME/DME. Зона действия DME должна быть в пределах от 3 до 160 NM и не выше 400 над горизонтом.

Угол в направлениях на два смежных DME, используемых в решении навигационной задачи, должен лежать в пределах от 300 до 1500.

Точность определения местоположения ВС в системе DME/DME определяется следующим выражением:

2σDME/DME< 2α

σσσσ

sin)()( 2

222

21

21 систборсистборт +++

,

где σсис= 0,05 NM; σборт = max {(0,085NM), (0,125% от расстояния)}; α – угол в направлениях на смежные DME.

Навигационная структура, основанная на характеристиках PBN 109

Таким образом, NSE DME/DME составляет около 0,5 NM, что позволяет реализовывать навигационную инфраструктуру типа для RNAV-1.

DME/DME не позволяет реализовать спецификации типа RNP из-за отсутствия системы контроля целостности.

Для создания сплошного навигационного поля в зоне прямой видимости надо использовать не менее трех дальномеров, расположенных определенным образом.

Спутниковая система навигации. Спутниковая система навигации представляет собой сочетание космических группировок и систем функционального дополнения.

Точность местоопределения GPS/ГЛОНАСС составляет порядка 10 метров. Общей надежности системы достаточно для реализации RNP-0,3.

Однако, космические группировки не имеют системы контроля, соответствующей требованиям гражданской авиации, вследствие чего для обеспечения RNP в части целостности и точности используются функциональные дополнения космического (SBAS), наземного (GBAS/GRAS) или бортового (ABAS) базирования.

Методы контроля, используемые в системах функционального дополнения ГНСС Бортовые системы функционального дополнения (ABAS). АВАS обеспечивает

мониторинг целостности для решения навигационной задачи, с использованием избыточной информации.

Схема мониторинга в общем случае состоит из двух функций: обнаружение ошибок и исключение ошибок (FDE). Целью обнаружения ошибки является выявление ложного определения местоположения. При его обнаружении надлежащим образом определяется и исключается источник ошибки, обеспечивая непрерывность навигации по ГНСС. Существуют два основных класса мониторинга целостности: автономный мониторинг целостности в приемнике (RAIM), который использует исключительно информацию ГНСС, и автономный бортовой мониторинг целостности (ААIМ), который использует информацию от дополнительных бортовых датчиков (например, барометрического высотомера, часов и инерциальной навигационной системы (INS).

Известно много способов реализации концепции RAIM, отличающихся способом формирования достаточных статистик, выбором решающих правил, минимально необходимым количеством наблюдаемых НИСЗ, степенью использования априорных данных и т. п. В основном, существующие методы RАIМ подразделяются на методы оценок и фильтрационные методы.

Недостатком RАIМ является то, что они не учитывают измерений радионавигационных параметров, полученных ранее, и в силу этого могут обнаружить факт отказа какого-либо НИСЗ при достаточно большом его значении и не в момент его возникновения. Так, с вероятностью, близкой к единице, известные в настоящее время алгоритмы RAIM, основанные на методах оценок, могут обнаружить отказы НИСЗ, приводящие к ошибкам определения координат порядка 400 - 500 м при СКО измерения псевдодальности 30 м.

Вероятности необнаруженного отказа (целостность) в системе RAIM определяются следующим образом: учитывая значение частоты существенных (погрешность определения положения более 500м) отказов λ=3 1/год и полагая, что треть потребителей пострадает от этого отказа, можно определить вероятность правильного обнаружения Рно появления у потребителя в течение одного часа полета необнаруженной с помощью RАIМ погрешности, превышающей порог сигнализации, по формуле:

Pно = [λ/(3x365x24)]x(1-Pпо) ≈ 1,1х10-7,

где вероятность правильного обнаружения Рпо=0,999.

110 О.И. Завалишин, В.А. Лукоянов, С.В. Иваненко, А.А. Ещенко, С.В. Губенко

Принципиальными недостатками концепции RАIМ являются: - RAIM осуществляет контроль на уровне навигационных определений, путем

обнаружения отказов НИСЗ, а не превышения погрешности определения координат заданного порога сигнализации, что является лишь косвенным методом контроля.

- RАIМ нельзя рассматривать как полноценную процедуру контроля целостности при малых порогах сигнализации.

Локальные системы функционального дополнения наземного базирования (GBAS/GRAS). Эти системы предназначены для коррекции псевдодальностей и контроля целостности навигационного сигнала в пространстве.

Вычисление поправок к псевдодальностям основано на точных знаниях координат антенн спутниковых приемников станции, что позволяет сравнивать измеренные и вычисленные по известным из навигационного сообщения спутника его координатам псевдодальности. Полученные таким образом дифференциальные поправки передаются на борт ВС, что повышает точность навигационных определений до единиц метров.

Одновременно в наземной станции осуществляется контроль целостности навигационной информации, передаваемой со спутника.

Погрешности, связанные с угрозами целостности сигналу ГНСС, контролируются и компенсируются в наземной системе ЛККС, что позволяет реализовать требования к сигналу в пространстве на уровне требований к точному заходу на посадку RNP 0,02/40 и выше в районе расположения ЛККС. Кроме того, в сообщениях ЛККС содержится информация, необходимая для организации контроля целостности на борту ВС.

Вследствие декорреляции, такие погрешности, как неточность прогноза эфемерид и нестабильность задержек в ионосфере, увеличиваются с удалением от места установки антенн GBAS и могут достигать десятки метров, однако в пределах прямой видимости они не превысят требований RNP 0,3.

Таким образом, в зоне действия ЛККС могут быть реализованы все виды спецификаций PBN.

Система функционального дополнения космического базирования (SBAS). SBAS представляет собой сеть опорных станций (RS), расположенных в пределах “следа” геостационарного спутника на расстоянии не более 1000 км друг от друга, каждая из которых сопряжена с двумя главными станциями (MS), в которых производится обработка информации, получаемой от RS. Например, на территории США первоначально было установлено 24 RS.

Далее эта информация поступает в наземные станции (GES) и через спутниковую линию связи - на геостационарные спутники (GEO), которые распространяют эту информацию всем потребителям в зоне действия SBAS. Одновременно геостационарные спутники излучают дальномерный сигнал.

SBAS выполняет восемь основных функций: 1. Сбор данных с RS. 2. Вычисление ионосферных коррекций. 3. Определение орбит спутников. 4. Вычисление орбитальных коррекций. 5. Определение целостности спутников. 6. Независимое подтверждение данных. 7. Передача сообщений SBAS и псевдодальностей с GEO. 8. Управление и поддержание системы в работоспособном состоянии. Дополнительно SBAS контролирует целостность своей собственной информации. Коммуникационная система SBAS состоит из двух независимых сетей: сети SBAS и

контрольной сети.


Эти сети включают как наземный, так и космический сегменты, при этом: - каждая опорная станция соединяется с каждой контрольной станцией двумя линиями

связи, имеющими готовность 0,9995 и надежность 6х10 -6 , что эквивалентно МТВО 170000 часов;

- каждая контрольная станция соединяется с каждой из двух наземных станций четырьмя линиями связи и должна обеспечивать готовность 0,9998 и надежность 2х10 -6, (что эквивалентно МВТО 500000 часов);

- линии связи между контрольными станциями должны иметь готовность 0,9999 и надежность 2х10 -6.

В формате WAAS используются два вида коррекции данных - быстрые и медленные. Быстрая коррекция предназначена для компенсации быстроменяющейся погрешности часов.

Медленно меняющиеся коррекции предназначены для компенсации погрешностей эфемерид, медленного ухода часов и погрешностей, связанных с параметрами ионосферы. Для чего потребителю передается широкозонная модель ионосферных задержек в виде сетки из 1000 точек и данные в реальном масштабе времени, которые позволяют оценить задержки в ионосфере для каждого спутника. Между точек задержки экстраполируются, что представляет существенную проблему при неспокойной ионосфере.

Реализация SBAS связана с рядом проблем, это: 1. Коррекция псевдодальностей формируется по данным с RS, которые могут быть

весьма удаленными от точки приема, что вызывает проблемы, связанные с декорреляцией погрешностей, особенно погрешностей, вызванных возмущенной ионосферой.

2. Погрешности в точке приема, удаленной от RS, могут зависеть от местных условий, например, переотражений и электромагнитных помех, которые не контролируются в RS.

3. Громадный объем информации, передаваемый от нескольких десятков RS в главную станцию, предъявляет очень жесткие требования к ЛПД наземной инфраструктуры. Реализация этих требований, даже на таких развитых территориях как США и Европа, вызывает серьезные проблемы.

4. Использование геостационарных спутников ограничивает зону действия SBAS 700 по широте.

Опыт создания WAAS в США показал, что планировавшаяся в 1994 году стоимость создания системы в $ 892,4 миллионов превышена более, чем в три раза и к 2001 году составила $ 2900,0 миллионов. Вместо планировавшегося внедрения WAAS по I категории в 2000 году, FAA сертифицировала WAAS для полетов по NPV в 2003 году. Основные проблемы WAAS связаны с реализаций требований по целостности и контроля ионосферных задержек.

Для перекрытия всей территории РФ необходимо создать три системы SBAS, аналогичные WAAS, причем на территориях, где трудно создать наземную структуру связи, соответствующую требованиям SBAS.

Реализация навигационной инфраструктуры PBN в Российской Федерации Реализация процедур зональной навигации возможна на базе систем: VOR/DME;

DME/DME; ГНСС (ГЛОНАСС/GPS+GBAS/GRAS). Сравнительные характеристики средств навигации приведены в табл. 1.


Таблица 1

Сравнительные характеристики средств навигации для PBN

Тип оборудования

Зона действия

PBN Стоимость для зоны действия*

Оборудование для посадки

Требования к борту

VOR/DME Прямая видимость в радиусе 100 км

RNAV-5 ~$ 1,0 млн.

ИЛС FMS - для вычисления отклонений от ЛЗП

DME/DME Прямая видимость

RNAV-1 ~$ 3х1,5 млн. ИЛС FMS - для вычисления отклонений от ЛЗП

GRAS/GBAS Прямая видимость

Все виды спецификаций RNAV/RNP

~$ 1,0 млн. >$0,5 млрд. на всю территорию РФ

GBAS Отклонения от ЛЗП вычисляются в приемнике GRAS/GBAS

SBAS Зона видимости GEO

Все виды спецификаций RNAV/RNP **

<3х$ 10 млрд. SBAS/GBAS Отклонения от ЛЗП вычисляются в приемнике SBAS

* Приведенные стоимости имеют ориентировочные значения. ** RNP точного захода на посадку зависят от местных условий аэропорта.

Выводы

Для Российской Федерации, имеющей собственную космическую группировку и значительное количество уже установленных ЛККС, внедрение методов зональной навигации RNAV-1/RNP-1 и выше целесообразно проводить на базе ГЛОНАСС/GPS с функциональным дополнением типа GBAS(ЛККС).

В настоящее время все федеральные аэропорты России оснащены системами сервиса позиционирования (DCPS) и сервиса точного захода на посадку (LS) по категории I ИКАО – ЛККС-А-2000. Установлено около 120 станций GBAS, которые завязаны в единую сеть КАС СиДИМ и обеспечивают мониторинг целостности ГНСС (регистрация для расследования летных происшествий, NOTAM о недоступности ГНСС, прогноз RAIM и др.); сервис позиционирования; сервис посадки по категории I.

Более 100 станций ЛККС-А-2000 успешно облетаны ВС – лабораториями ФГУП «Госкорпорация по ОрВД».

Все установленные облетанные станции введены в эксплуатацию. Обучены более 60 диспетчеров правилам работы с ЛККС. Разработано более 80 схем точного захода на посадку по GLS категории I. Выпущены изменения в ФАП РТОП, ФАП «Летные проверки» в части ЛККС. В Российской Федерации созданы все условия и выполнены требования ИКАО для

обеспечения полетов по ГНСС в качестве основного средства навигации и посадки.


Рис. 1. Зона доступности

Рис. 2. ЛККС-А-2000 (GBAS)


Подводя итоги можно отметить, что дальнейшие работы предусматривают: - установку еще более 100 станций; - использование возможностей ЛККС-А-2000 для обеспечения терминальных и

трассовых процедур по ГНСС «от перрона до перрона» с использованием сервиса позиционирования ЛККС-А-2000 (включая вертикальное наведение);

- разработку улучшенных (спрямленных) схем подхода, SID, STAR, RNP GLS RNAV PNP GLS по ЛККС-А-2000;

- использование схем ТАР ЛККС-А-2000; - выполнение высокоточной целостной навигации на всех этапах полета по единой

сквозной технологии GBAS (ЛККС-А-2000); - внесение изменений в документы PBN в части использования сервиса

позиционирования GBAS вместо SBAS.


1. Способ повышения безопасности полета и посадки воздушных судов с помощью локальной контрольно-корректирующей станции: пат. 2666554 Рос. Федерация/ Завалишин О.И. №2017135659; заявл. 06.10.17; опубл. 11.09.18, Бюл. № 26.

2. Способ глобального мониторинга жизнеобеспечения региона с помощью единой сети локальных контрольно-корректирующих станций: пат. 2659469 Рос. Федерация / Завалишин О.И. № 20117131925; заявл. 13.09.17; опубл. 02.07.18, Бюл. № 19.

3. Способ определения ионосферного шторма с помощью наземной стационарной локальной контрольно-корректирующей станции: пат. 2653066 Рос. Федерация/ Завалишин О.И. № 2017130479; заявл. 29.07.17; опубл. 07.05.18, Бюл. № 13.

4. Способ локации воздушного судна: пат. 2542325 Рос. Федерация/ Завалишин О.И. №2013134580/07; заявл. 24.07.13; опубл. 20.02.15, Бюл. № 5.

5. Способ повышения целостности выходных сигналов бортовых спутниковых навигационных приемников, пат. 2541691 Рос. Федерация/ Завалишин О.И. № 2013137528/28; заявл. 12.08.13; опубл. 20.02.15, Бюл. № 5.

6. Способ фотонной локации воздушного объекта: пат. 2497079 Рос. Федерация/ Завалишин О.И. № 2012123503/28; заявл. 07.06.12; опубл. 20.02.15, Бюл. № 30.

7. ИКАО DOC 9613 AN/937. Руководство по навигации, основанной на характеристиках (PBN) ИКАО. 3-е изд., 2009.

8. ICAO DOC 9613 AN/937. Руководство по навигации, основанной на характеристиках (PBN). ИКАО/ 4-е изд., 2013.

9. Малыгин В.Б., Нечаев Е.Е. Метод снижения конфликтности на стандартных маршрутах вылета и прибытия// Научный вестник МГТУ ГА. 2014. № 209. C. 124-129.

10. Дивак Н.И., Нечаев Е.Е. Анализ структуры воздушного пространства МВЗ// Научный вестник МГТУ ГА. 2015. №211. C. 13-16.

11. Стулов А.В., Корчагин В.А., Иовенко Ю.А. Состояние внедрения спутниковых навигационных технологий в гражданской авиации России // Научный вестник ГосНИИ ГА. 2016. № 15 (326). С. 7-20.

12. Ефанов Д.Е., Спрысков В.Б., Шапкин В.С., Далецкий С.В. Подход к выбору аналитического выражения плотности вероятности линейных ошибок измерения координат ВС посредством радиолокатора при оценивании безопасности полетов в системе маршрутов зональной навигации со спецификациями RNAV 1, RNAV 2 и/или RNAV 5// Научный вестник ГосНИИ ГА. 2017. №17 (328). С. 42-55.


REFERENCES

1. Zavalishin O.I. Sposob povysheniya bezopasnosti poleta I posadki vozdushnykh sudov s pomoshh`yu local`noj control`no-korrektiruyushhej stantsii [ The way of increase in safety of flight and landing of aircrafts by means of the local control correcting station]. Patent RF, no. 2666554, 2018. (In Russian)

2. Zavalishin O.I. Sposob global`nogo monitoring zhizneobespecheniya regiona s pomoshh`yu edinoj seti local`nykh kontrol`no-korrektiruyushhikh stantsij [ The way of global monitoring of life support of the region by means of uniform network of the local control correcting stations]. Patent RF, no. 2659469, 2018. (In Russian)

3. Zavalishin O.I. Sposob opredeleniya ionosfernogo shtorma s pomoshh`yu nazemnoj statsionarnoj local`noj kontrol`no-korrektiruyushhej stantsii [ The way of definition of an ionospheric storm by means of the earth-based stationary local control correcting station]. Patent RF, no.2653066 , 2018. (In Russian)

4. Zavalishin O.I. Sposob lokatsii vozdushnogo sudna [The way of a location of the aircraft]. Patent RF, no. 2542325, 2015. (In Russian)

5. Zavalishin O.I. Sposob povysheniya tselostnosti vykhodnykh signalov bortovykh sputnikovykh navigatsionnykh priemnikov [The way of increase in integrity of output signals of airborne satellite navigation receivers]. Patent RF, no.2541691, 2015. (In Russian)

6. Zavalishin O.I. Sposob fotonnoj lokatsii vozdushnogo ob`ekta [The way of a photon location of an air object]. Patent RF, no. 2497079, 2015. (In Russian)

7. ICAO Doc 9613 AN/937. The guide to the navigation based on characteristics (PBN), ICAO, 3th ed., 2009 .

8. ICAO Doc 9613 AN/937. The guide to the navigation based on characteristics (PBN), ICAO, 4th ed., 2013 .

9. Malygin V.B., Nechaev E.E. Method of decrease in conflictness on standard routes of a departure and arrival. Nauchnyj vestnik MGTU GA = Scientific bulletin of MSTU CA, 2014, no. 209, pp. 124-129. (In Russian)

10. Divak N.I., Nechayev E.E. Analysis of structure of airspace of MVZ. Nauchnyj vestnik MGTU GA = Scientific bulletin of MSTU CA, 2015, no. 211, pp. 13-16. (In Russian)

11. Stulov A.V., Korchagin V.A., Iovenko Yu.A. Implementation status of satellite navigation technologies in civil aviation of the Russian Federation. Nauchnyj vestnik GosNII GA=Scientific Bulletin of The State Scientific Research Institute of Civil Aviation. 2016. no.15 (326). pp. 7-20. (In Russian)

12. Efanov D.E., Spryskov V.B., Shapkin V.S., Daletskiy S.V. Approach to the selection of analytic expressions of probability density for linear errors in measuring air craft coordinates using radar when evaluating flight safety in the area navigation route system with RNAV 1, RNAV 2 and/or RNAV 5 specifications. Nauchnyj vestnik GosNII GA = Scientific Bulletin of The State Scientific Research Institute of Civil Aviation. 2017. no.17 (328). pp. 42-55 .(In Russian)


Завалишин Олег Иванович, генеральный директор, ООО НППФ «СПЕКТР», ул. Пудовкина, д.3, Москва, Российская Федерация, 119285.

Лукоянов Владимир Александрович, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail: [email protected].


Иваненко Сергей Витальевич, ведущий специалист отдела исследований перспективных направлений аэронавигационной системы, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail: [email protected].

Ещенко Александр Александрович, заместитель директора Филиала «НИИ Аэронавигации», ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail: [email protected].

Губенко Сергей Валерьевич, ведущий научный сотрудник отдела исследований перспективных направлений аэронавигационной системы, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail: [email protected].

ABOUT THE AUTHORS

Zavalishin Oleg I., General Director, NPPF «SPEKTR» Moscow, Russian Federation Pudovkina Street, 3, 119285 Moscow, Russian Federation.

Lukoyanov Vladimir A., Candidate of Technical Sciences, Leading Research Fellow, The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected].

Ivanenko Sergey V. Leading Specialist of the Division, The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected].

Eshchenko Alexandr A., Deputy Director of the Branch «R&D Institute of Air Navigation», The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected].

Gubenko Sergey V., Leading Research Fellow, The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected].





ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ ПРИ ПЕРЕХОДЕ НА АВТОМАТИЧЕСКОЕ ЗАВИСИМОЕ НАБЛЮДЕНИЕ (АЗН)

В.А. ЛУКОЯНОВ, И.Б. ГУБЕРМАН, А.А. АРНДТ, С.В. ИВАНЕНКО, В.В. БОРСОЕВА


г. Москва, Российская Федерация Аннотация. В настоящее время в РФ ведутся работы по внедрению систем автоматического зависимого наблюдения (АЗН). По сравнению с традиционными независимыми системами наблюдения (РЛС) АЗН имеет ряд преимуществ: низкая стоимость, высокая точность, высокая частота обновления информации. Однако использование навигационной информации, поступающей с борта воздушного судна для наблюдения за его траекторией, не позволяет “смягчать” угрозы, связанные с отказами средств навигации, что в первую очередь ведет к снижению уровня целостности в требуемых навигационных характеристиках и, как следствие, снижению уровня безопасности полетов. В статье проводится сравнительная оценка безопасности воздушного движения при зависимой (АЗН) и независимой (РЛС) системах наблюдения. Путем построения “деревьев” отказов для этих систем показано, что переход с независимого наблюдения на зависимое наблюдение значительно снижает уровень безопасности (более чем в 2 раза) за счет того, что зависимое наблюдение “не видит” погрешности средств навигации, так как одна и та же навигационная информация используется как для управления воздушным судном, так и для контроля за воздушным движением. Рассмотрен вопрос совместного использования АЗН и РЛС. Даны рекомендации по использованию систем АЗН. Ключевые слова: безопасность, требуемые навигационные характеристики (RNP), “дерево” отказов, автоматическое зависимое наблюдение, воздушное судно.

ASSESSMENT OF SAFETY OF FLIGHTS UPON TRANSITION TO

AUTOMATIC DEPENDENT SURVEILLANCE (ADS)

V.A. LUKOYANOV, I.B. GUBERMAN, A.A. ARNDT, S.V. IVANENKO, V.V. BORSOYEVA


Abstract. Currently, work is underway in the Russian Federation to introduce automatic dependent surveillance systems (AZN). Compared with traditional independent observation systems (RLS), AZN has several advantages: low cost, high accuracy, high frequency of updating information. However, the use of navigation information from the aircraft to monitor its trajectory does not allow mitigating the threats associated with the failure of navigation tools, which primarily leads to a decrease in the level of integrity of the required navigation performance and, as a consequence, a decrease in the level of flight safety. In article comparative assessment of safety of air traffic at dependent (Automatic dependent surveillance - ADS) and independent (radar station) is carried out the systems of observation. By creation of "trees" of refusals for these systems it is shown that transition from independent observation to dependent observation considerably reduces safety level (more than twice) because dependent observation "doesn't see" an error of navigation aids as one and same navigation information is used both for management of air traffic, and for control of air traffic. The question of sharing of ADS and radar station is considered. Recommendations about use of the ADS systems are made.

118 В.А. Лукоянов, И.Б. Губерман, А.А. Арндт, С.В. Иваненко, В.В. Борсоева

Введение

В настоящее время проводится широкое внедрение системы автоматического зависимого наблюдения вещательного диапазона (АЗН-В). Эта система передает данные о местоположении ВС, получаемые в бортовом приемнике, в систему УВД для контроля за воздушной обстановкой.

В основном в системе АЗН-В используется информация от ГНСС. АЗН-В обладает радом преимуществ по сравнению с традиционными средствами: - высокая точность отображения метки ВС на экране диспетчера, соизмеримая с

точностью бортовой системы навигации (для ГНСС порядка 10 м); - высокая частота обновления информации до 2 Гц; - сравнительно низкая стоимость бортового и наземного оборудования АЗН-В. Все это делает систему АЗН-В весьма привлекательной, особенно для обслуживания

самолетов и вертолетов на малых высотах, зонах, где отсутствует радиолокационный контроль.

Кроме того, высокая частота обновления информации не является актуальной, так как высокая инерционность ВС (0,1 Гц для магистральных ВС) позволяет полностью контролировать траекторию ВС при частоте обновления информации 0,2 Гц (один раз в 5сек.), что легко реализуется в РЛС.

Существенным недостатком АЗН является то, что в ней для контроля за воздушным движением используется навигационная информация, то есть АЗН не может выявлять отклонения ВС, связанные с погрешностями средств навигации, в том числе и грубые.

Рассмотрим, как влияет эта особенность на целевой уровень безопасности в соответствии с концепцией RNP.

Требуемые навигационные характеристики

Требуемые навигационные характеристики - RNP являются параметрами

навигационной инфраструктуры, которые определяют целевой уровень безопасности. Эти параметры определяют безопасность системы, связанную с удержанием ВС в

пределах заданного коридора и, как следствие, с катастрофой (рис. 1) [3]. Системы наблюдения как РЛС, так и АЗН являются смягчающим фактором, то есть они

обнаруживают выход ВС за пределы заданного коридора и оповещают об этом диспетчера, который принимает меры по обеспечению выполнения требований безопасности, то есть система наблюдения представляет в контуре УВД дополнительную систему контроля.

Влияние системы наблюдения на TLS также показано на рис.1. Оценка уровня безопасности Оценка уровня безопасности проводится методами, изложенными в документах

«Руководство по требуемым навигационным характеристикам (RNP)» Doc.9613-AN.937, 1994г.[2]; SPcom/OPS/95-WP11 [6] и «Safety Argument for Precision RNAV In Terminal Airspace». AFN/NAV/NA001-2004, Eurocontrol [4].

Оценка проводится путем расчета вероятности выхода ВС за пределы заданного коридора удержания и связанного с ним целевого уровня безопасности (TLS).

Данная оценка предназначена для разработки методов, позволяющих сохранить требуемый уровень безопасности при переходе на АЗН.

Оценка безопасности полетов при переходе на автоматическое зависимое наблюдение (АЗН) 119

Оценка уровня безопасности полетов самолетов и вертолетов при использовании традиционных методов контроля (РЛС)

При полетах в условиях RNP вероятность выхода ВС за пределы заданного коридора

будет определяться: - нарушением непрерывности заданной RNP; - нарушением точности заданного RNP в условиях безотказной работы оборудования; - нарушением целостности заданной RNP, то есть вероятностью необнаруженного

отказа. Предполагается, что при полетах в контролируемом воздушном пространстве риск

катастрофы может быть обнаружен и компенсирован с заданной вероятностью диспетчером УВД: 10-1 - для захода на посадку по I категории; 10-2 - для неточного захода на посадку; 10-3 -при полете по маршруту [2].

“Дерево отказов”, позволяющее рассчитать TLS при использовании традиционных методов контроля (с помощью РЛС) на этапе захода на посадку приведено на Рис. 1[3].

Данное “дерево отказов” построено для фазы полета, соответствующей заходу на посадку по I категории. Для других фаз полета цифры будут другими.

Рис. 1. “Дерево отказов”, позволяющее рассчитать TLS при использовании традиционных методов контроля (с помощью РЛС).


Нарушение поверхности удержания составляет: 6σ - для полета по маршруту; 4σ - для захода на посадку.

На рис. 1 TSE – общая погрешность выдерживания траектории, а FTE – погрешность выдерживания траектории, связанная с техникой пилотирования.

Несамолетная система - это система наземного или космического базирования. Оценка уровня безопасности полетов самолетов и вертолетов при использовании

АЗН-В для контроля за воздушным движением Основное отличие контроля за воздушным движением посредством АЗН-В от

традиционного метода контроля посредством РЛС заключается в том, что диспетчер не “видит” отклонений ВС, связанных с погрешностями системы навигации (NSE), так как для контроля за воздушным движением диспетчер использует навигационную информацию, полученную в бортовом приемнике, то есть диспетчер видит то же, что и пилот, а именно погрешность техники пилотирования (FTE). Таким образом, контроль за воздушным движением посредством АЗН-В не может выполнять функции смягчающего фактора для угроз, связанных с отказами средств навигации.

Рассмотрим это на примере неточного захода на посадку по ГНСС (GPS/ГЛОНАСС/RAIM) при использовании АЗН, когда для контроля используется информация с выхода приемника GPS/ГЛОНАСС/RAIM.

Для оценки уровня безопасности полетов самолетов и вертолетов при использовании АЗН-В для контроля за воздушным движением необходимо выделить в “дереве отказов” те отказы, которые обусловлены отказами как самолетных, так и несамолетных средств навигации. Для этого надо разложить согласно требованиям RNP общую погрешность выдерживания траектории TSE на погрешность техники пилотирования FTE и погрешность средств навигации NSE, то есть: TSE = FTE + NSE.

Рассмотрим, как изменятся ветви “нарушения” поверхности выдерживания на “дереве отказов” (рис. 2):

- Ветвь “Нарушение непрерывности RNP” для обоих методов контроля останется неизменной, так как непрерывность обслуживания – это обнаруженный отказ, однозначно фиксируемый на борту ВС.

- В ветви “Нарушение точности RNP” TSE = FTE + NSE, при этом диспетчер не видит на индикаторе отклонений ВС, связанных с погрешностями средств навигации (NSE), то есть возникает корреляция между NSE и TSE. Эта корреляция имеет отрицательную величину и влияет на достоверность контроля. Коэффициент корреляции зависит от соотношения NSE и FTE. FNT зависит от метода управления (ручное или автоматическое), порывов ветра, турбулентности, этапа полета и вида траектории и лежит в пределах от 3,7 км при полете в океаническом пространстве до 15-30 м при заходе на посадку [1].

Эту зависимость следует учитывать при разработке технологии работы диспетчера по обнаружению конфликтной ситуации.

Так, на экране АЗН диспетчер будет видеть не TSE, а FTE (с погрешностями в тракте передачи и отображения информации АЗН), то есть СКО погрешности отображения метки ВС будет меньше на СКО NSE, что приведет к изменению вероятности правильного обнаружения и вероятности ложных тревог по сравнению с независимой системой контроля. Компенсация этого явления может быть обеспечена путем изменения порога обнаружения конфликтной ситуации.

Влияние перехода на АЗН-В сказывается на ветви “Нарушение целостности RNP”. В этой ветви следует разделить угрозы, связанные с самолетной системой, на угрозы, связанные с необнаруженными отказами системы управления и угрозы, связанные с бортовыми средствами навигации.


Угрозы, связанные с необнаруженными отказами системы управления ВС и базой данных, могут быть компенсированы системой контроля АЗН-В. Необнаруженные отказы системы навигации АЗН-В смягчить не может.

Таким образом, “дерево отказов”, позволяющее рассчитать TLS при использовании в качестве средства контроля АЗН-В, примет вид, представленный на рис. 2.

Рис. 2. “Дерево отказов”, позволяющее рассчитать TLS при использовании АЗН-В.

RNP/FTE – нарушение целостности, связанное с системой управления. RNP/NSE– нарушение целостности, связанное с системой навигации.

При независимом контроле целостность NSE (правая ветвь на рис. 2) будет снижена на 10-1 и TLS будет равен 0,89х10-8.


Таким образом, переход от независимого контроля к АЗН-В приводит к снижению целевого уровня безопасности более, чем вдвое, из-за невозможности АЗН-В контролировать необнаруженные отказы в системе навигации.

Совместное использование АЗН и РЛС При совместном использовании АЗН и РЛС для контроля за ВД предлагается

использовать АЗН в качестве средства наблюдения, а РЛС в качестве средства контроля целостности АЗН. Для обеспечения требуемого уровня безопасности система контроля АЗН, построенная на ГНСС, должна иметь целостность информации 10-7. Это достигается при вероятности ложной тревоги 10-5 и вероятности правильного обнаружения 10-3, при этом минимальная обнаруживаемая ошибка (MDE) будет равна ≈ 9 σ, где σ – с.к.о. системы контроля.

Точность современных РЛС не превосходит 200 м, тогда MDE будет составлять порядка 2000 м, что делает такую систему контроля неэффективной уже при полетах в условиях RNP-1/RNAV-1.

Выводы

Переход с независимой системы наблюдения (РЛС) на зависимое наблюдение (АЗН)

значительно снижает уровень безопасности. Для повышения безопасности при переходе на АЗН необходимо использовать

совместно с АЗН функциональные дополнения, позволяющие повысить целостность навигационной информации, например, ЛККС/ЛКС.

Совместное использование РЛС и АЗН становится неэффективным уже при полетах в условиях RNP-1/RNAV-1.

АЗН целесообразно использовать для наблюдения в ВП, в котором отсутствует поле РЛС, например, в океаническом, или где РЛС неэффективно, например, из-за низкой точности в зоне посадки.

АЗН целесообразно использовать в нижнем ВП, где отсутствует поле РЛС, для контроля за ВС общего назначения, при этом может использоваться как АЗН, так и контрактное.

В качестве линии передачи данных (ЛПД) в этих случаях целесообразно использовать спутниковую систему связи «ИРИДИУМ», так как это реализовано в системе поиска и спасения «СПЕКТР-ГЛОНАСС».


1. Приложение 10 ИКАО том 1. 2. ICAO Doc. 9613/AN.937. Руководство по требуемым навигационным характеристикам, 1994. 3. ICAO Doc. 9613 AN/937. Performance based navigation manual. 2007. 4. Safety Argument for Precision RNAV in Terminal Airspace. AFN/NAV/NA001-2004,

Eurocontrol. 5. Губерман И.Б. Оценка соответствия радиоэлектронной аппаратуры, предназначенной для

различных условий эксплуатации, установленным требованиям на основе теории нечетких множеств //Научный вестник МГТУ ГА. 2012. № 178. C.92 − 95.

6. Специализированное совещание по связи и производству полетов SPCOM/OPS/95-WP11. 7. ICAO DOC. 9871 AN/464. Технические положения, касающиеся услуг режима S и

расширенного сквиттера. Монреаль, 2008. 8. ETSI EN 302 842-3 V1.2.1 (2006-12).


9. Губерман И.Б., Прохоров А.В. Неопределенность оценки параметров радиоэлектронной аппаратуры в условиях помех и других воздействующих факторов //Научный вестник МГТУ ГА. 2012. № 176. C. 159 − 162.

10. Губерман И.Б., Прохоров А.В. Достоверность оценки параметров и характеристик радиоэлектронной аппаратуры в условиях неопределенных помех // Научный вестник МГТУ ГА. 2012. № 176. C. 163 − 167.

11. Стулов А.В., Корчагин В.А., Иовенко Ю.А. Состояние внедрения спутниковых навигационных технологий в гражданской авиации России // Научный вестник ГосНИИ ГА 2016. №15 (326), С. 7-20.

12. Ефанов Д.Е., Спрысков В.Б., Шапкин В.С., Далецкий С.В. Подход к выбору аналитического выражения плотности вероятности линейных ошибок измерения координат ВС посредством радиолокатора при оценивании безопасности полетов в системе маршрутов зональной навигации со спецификациями RNAV 1, RNAV 2 и/или RNAV 5 // Научный вестник ГосНИИ ГА 2017. №17 (328). С. 42-55.

13. Алипов И.В., Ещенко А.А., Далецкий С.В. Оценка параметров распределения продольной составляющей погрешности АЗН-В // Научный вестник ГосНИИ ГА 2017. №18 (329), С. 105-114.

REFERENCES

1. Application 10 ICAO volume 1. (In Russian). 2. ICAO DOC. 9613AN.937. The Guide to the required navigation characteristics, the edition of

1994. (In Russian). 3. ICAO DOC. 9613 AN/937. Performance based navigation manual. 2007. 4. Safety Argument for Precision RNAV in Terminal Airspace. AFN/NAV/NA001.2004,

Eurocontrol. 5. Guberman I.B. Evaluation of the compliance of radio electronic equipment intended for various

operating conditions to established requirements based on the fuzzy set theory. Nauchnyj vestnik MGTU GA= Scientific Bulletin of the Moscow State Technical University of Civil Aviation. 2012, no. 178, pp. 92-95. (In Russian).

6. Specialized meeting on communication and production of flights SPCOM/OPS/95-WP11 7. ICAO DOC 9871 AN/464. The technical provisions concerning services of the Si mode of an

expanded skvitter. Montreal, 2008. 8. ETSI EN 302 842-3 V1.2.1 (2006-12). 9. Guberman I.B., Prokhorov A.V. Uncertainty of evaluation of parameters of radio electronic

equipment in presence of interference and other affecting factors. Nauchnyj vestnik MGTU GA= Scientific Bulletin of the Moscow State Technical University of Civil Aviation. 2012, no. 176, pp. 159-162. (In Russian).

10. Guberman I.B., Prokhorov A.V. Reliability of evaluation of parameters and characteristics of radio electronic equipment in presence of unintentional interference. Nauchnyj vestnik MGTU GA=Scientific Bulletin of the Moscow State Technical University of Civil Aviation. 2012, no. 176, pp. 163-167. (In Russian).

11. Stulov A.V., Korchagin V.A., Iovenko Yu.A. Implementation status of satellite navigation technologies in civil aviation of the Russian Federation. Nauchnyj vestnik GosNII GA= Scientific Bulletin of the State Scientific Research Institute of Civil Aviation. 2016, no.15 (326), pp. 7-20. (In Russian)

12. Efanov D.E., Spryskov V.B., Shapkin V.S., Daletskiy S.V. Approach to the selection of analytic expressions of probability density for linear errors in measuring air craft coordinates using radar when evaluating flight safety in the area navigation route system with RNAV 1, RNAV 2 and/or RNAV 5 specifications. Nauchnyj vestnik GosNII GA=Scientific Bulletin of the State Scientific Research Institute of Civil Aviation, 2017, no.17 (328), pp. 42-55. (In Russian)

13. Alipov I.V., Eshchenko A.A., Daletskiy S.V. Accurate estimation of radar errors using automatic dependent surveillance-broadcast. Nauchnyj vestnik GosNII GA= Scientific Bulletin of the State Scientific Research Institute of Civil Aviation. 2017, no.18 (329), pp. 105-114. (In Russian)



Лукоянов Владимир Александрович кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail: [email protected].

Губерман Игорь Борисович, кандидат технических наук, начальник отдела исследований перспективных направлений аэронавигационной системы, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail: [email protected]

Арндт Антон Александрович, ведущий научный сотрудник отдела исследований перспективных направлений аэронавигационной системы, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail: [email protected].

Иваненко Сергей Витальевич, ведущий специалист отдела исследований перспективных направлений аэронавигационной системы, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail: [email protected].

Борсоева Вера Владимировна, ведущий научный сотрудник отдела исследований перспективных направлений аэронавигационной системы, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации, Министерство транспорта Российской Федерации, ул. Михалковская, 67, корпус 1, Москва, Российская Федерация, 125438; e-mail: [email protected].

ABOUT THE AUTHORS

Lukoyanov Vladimir A., Candidate of Technical Sciences, Leading Research Fellow, The

State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation, e-mail: [email protected]

Guberman Igor B., Candidate of Technical Sciences, Head of Department, The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected]

Arndt Anton A., Leading Researcher, The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected]

Ivanenko Sergey V., Leading Specialist of the Division, The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected]

Borsoeva Vera V., Leading Researcher, The State Scientific Research Institute of Civil Aviation, Ministry of Transport of the Russian Federation, Mikhalkovskaya Street, 67, building 1, 125438 Moscow, Russian Federation; e-mail: [email protected]





Зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор)

Свидетельство о регистрации ПИ № ФС77-61476 от 24 апреля 2015 г.

_____________________________________________________________________________________ Подписано в печать 21.12.2018

Печать офсетная Формат 60/84/8 8,25 уч.-изд. л. 13,40 усл. печ. л. Заказ № 0183 Тираж 100 экз.

_____________________________________________________________________________________

Изготовлено и оформлено: ИП Кузнецов Н.В.

[email protected]

Автор верстки: Иванов Данил


НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ...

Documents