Навігація
Посилання


Збірник наукових праць

64. Г.С. Тимошенко Моделювання системи планування завантаження повітряного судна


Г.С. Тимошенко, асп. Кіровоградська льотна академія Національного авіаційного університету Моделювання системи планування завантаження повітряного судна

У статті розглянуто авіаційні події, пов’язані з неправильним завантаженням повітряного судна, проаналізовано існуючи системи завантаження. Визначено вимоги, яким повинна задовольняти система планування завантаження повітряного судна та розроблена нова структурна схема цієї системи

завантаження повітряного судна, передпольотна підготовка, автоматизована система планування завантаження повітряного судна

Вступ. Забезпечення безпеки, економічності та ефективності є основними принципами діяльності цивільної авіації. Важливою задачею забезпечення безпеки повітряних перевезень є правильне завантаження повітряного судна(ПС)[1]. На основі бази даних авіаційних подій (АП), пов’язаних з питаннями неправильного завантаження та центрування в період з 1970 по 2005 роки виявлено 82 АП, 34 з яких призвели до людських жертв на борту ПС (досліджувалися цивільні ПС зі злітною масою більше 5500кг)[2].

Оскільки перевантажене ПС є виключно небезпечним, та його неправильне завантаження призводить до серйозних АП, метою кожної авіакомпанії є максимально ефективне використання свого парку ПС та отримання більшого доходу, притримуючись при цьому правил безпеки польотів.

Основними обов’язками співробітника із забезпечення польотів (FOO/FD) є: здійснювати допомогу командиру повітряного судна (КПС) в підготовці до польоту та забезпечувати відповідною необхідною інформацією; здійснювати допомогу КПС в підготовці робочого плану польоту та плану для ОПР; за допомогою відповідних засобів забезпечувати КПС в польоті інформацією, яка може бути необхідною для безпечного виконання польоту тощо[3]. Оскільки КПС та FOO/FD несуть спільну відповідальність за передпольотне планування та безпечне виконання польотів, актуальною є задача інформаційної підтримки авіаційного оператора передпольотного інформаційного забезпечення на етапі підготовки та забезпечення польоту.

Аналіз основних досягнень і публікацій. В джерелі [1] розглянуто методи та принципи розрахунку правильної загрузки ПС. В праці Нагорного О.Ф. [4] розглянуто масові та центрувальні характеристики літака, а також вимоги документів, регламентуючих повітряні перевезення, але не враховується вплив зміни моментів інерції на характеристики ПС, як об’єкта керування. В таблиці 1 надається аналіз існуючих систем та засобів завантаження ПС, які використовуються на вітчизняних ПС[5,6,7,8,9,10]. На рисунку 1 представлена схема причинно-наслідкових зв’язків недоліків існуючих систем завантаження ПС.

Таблиця 1 - Аналіз систем завантаження ПС

Рисунок 1 - Причинно-наслідкові зв’язки системи планування ПС

Постановка завдання. Для визначення значущості передпольотної підготовки та впливу неправильного завантаження ПС на безпеку виконання польоту провести аналіз задач передпольотної підготовки КПС та АП, пов’язаних з неправильним завантаженням ПС. Визначити вимоги, яким повинна задовольняти система планування завантаження ПС. Розробити нову структурну схему системи планування завантаження ПС.

Виклад основного матеріалу дослідження. На будь-якому аеродромі, що вик

ористовується для виконання міжнародних польотів, персоналу, пов’язаному із виконанням польотів, включаючи льотні екіпажі та служби, відповідальні за передпольотну інформацію, представляється аеронавігаційна інформація, необхідна для забезпечення безпеки, регулярності та ефективності аеронавігації та інформація, що стосується етапів маршрутів, які починаються з даного аеродрому[1]. Декомпозиція задач передпольотної підготовки екіпажа ПС представлена в таблиці 2.

Таблиця 2 – Декомпозиція задач, що вирішуються під час аналізу можливості виконання польоту

Однією з важливих задач передпольотної підготовки є правильне завантаження ПС, в аеропортах України ключову роль в передпольотному інформаційному обслуговуванні відіграють брифінг-офіси (відділи передпольотного інформаційного обслуговування в складі служби аеронавігаційної інформації (САІ) та авіаційні метеорологічні служби (МЕТ), основне призначення яких - це забезпечення пілотів інформацією, необхідною для виконання польотів. Проте, кожний експлуатант може використовувати свою систему підготовки до польотів.

За даними сайту «Авіаційних подій, інцидентів та авіаційних катастроф в СРСР та країнах СНД» в період з 2000-2010 рік сталося 90 АП, з яких 16 сталися з причин неправильного завантаження та центрування ПС[12].

Рисунок 2 – Кількість АП, пов’язаних з перевантаженням ПС за даними сайту «Авіаційних подій, інцидентів і катастроф в СРСР та країнах СНД»

За даними сайту Aviation Safety Network в період з 2000-2009 роки сталося 85 АП, пов’язаних з перевантаженням та зміщенням центру мас ПС.

Рисунок 3 – Кількість АП, пов’язаних з перевантаженням ПС за даними сайту Aviation Safety Network

Досліджуючи АП, з’ясувалося, що причиною багатьох з них стала незадовільна передпольотна підготовка, навмисне і усвідомлене порушення екіпажами ПС існуючих авіаційних законів в ході виконання замовлених та чартерних рейсів в регіони Африки, Близького Сходу, Азії(порушення рекомендованих схем польоту та заходу на посадку), перевищення максимальної злітної маси, порушення центрування, польоти на аеродроми, не включені у збірники аеронавігаційної інформації JEPPESEN, та ін.[13]

Для того, щоб виявити яким вимогам повинна задовольняти система планування завантаження ПС, проведено експертне опитування спеціалістів по завантаженню ПС. Також для виявлення впливу завантаження ПС та правильного розміщення вантажів на ньому, на зміни моментів інерції ПС відносно пов’язаної з ним системи координат, розглянуто три літаки різної маси та вантажопідйомності(Ан – 26, Ан – 124, Боїнг- 767-300Т). Використовуючи матеріали джерела[14] розраховано моменти інерції для цих літаків. В нашому дослідженні літаки було замінено на еквівалентні ним циліндри та розраховані для них моменти інерції порожнього та повного циліндру. Використовуючи таблицю орієнтованих значень коефіцієнтів рівнянь бокового руху важкого, середнього та легкого літака для двох режимів польоту[15], визначено, що при збільшенні моменту інерції літака, всі коефіцієнти зменшуються обернено пропорційно, що призводить до погіршення керованості літака та аварійної ситуації на борту ПС.

За допомогою методу експертного оцінювання визначили критерії, яким повинна задовольняти система планування завантаження ПС. Результати розрахунків представлено в таблиці 3.

Таблиця 3 – Розрахунок коефіцієнтів узгодженості групи експертів щодо вимог до системи планування завантаження ПС

За для визначення вагомості критеріїв до системи планування завантаження ПС за допомогою вагових коефіцієнтів побудовано систему пріоритетів критеріїв системи планування завантаження ПС (рис.4).

Рисунок 4 – Система пріоритетів критеріїв системи планування та завантаження ПС

Аналіз опитування експертів щодо пріоритетності вимог, які пред’являються до системи планування завантаження ПС показав, всі вимоги повинні бути, безумовно виконані, але при наявності декількох систем з подібними функціями, перевага буде за тою системою, яка буде в межах допустимих похибок визначати параметри завантаження та центрування, а також в якій буде присутня ефективна система контролю цих параметрів.

У сучасних автоматизованих системах керування (АСК) реального часу в типових ситуаціях керування процесом може здійснюватися автоматично, без участі оперативного персоналу. Оперативний персонал здійснює непереривний контроль і активно включається в керування тільки при виникненні проблемних або конфліктних ситуацій. Основне призначення системи підтримки прийняття рішень в АСК реального часу полягає в наданні допомоги оператору при прийнятті рішень у конфліктних ситуаціях. Під конфліктною ситуацією розуміють таку ситуацію, яка виникає в процесі керування, не можу бути вирішена без участі оперативного персоналу і пов’язана з необхідністю вибору конкретної альтернативи керування при наявності інформації про стан об’єкта чи системи керування, критеріїв, вирішальних правил а власної системи переваг[16].

Використовуючи узагальнену структурну схему системи підтримки прийняття рішень (СППР)[16], нами була розроблена структурна схема системи планування завантаження ПС, яка враховує критерії завантаження ПС (рис.5).

Основними елементами є база знань (БЗ), банк даних (БД) і блок навчання. БЗ містить моделі розпізнавання вантажу за його маркуванням (RL); розпізнавання запакованого вантажу за його габаритами (RP); формування схеми та порядку його завантаження на борт ПС, враховуючи зміни моментів інерції літака відносно пов’язаної з ним системи координат (LP); врахування вимог до центрування ПС (RC) . БД містить інформацію про характеристики та ознаки ситуацій, зокрема про ознаки появи, можливі причини виникнення, важливість, директивний час і т. і. Блок навчання складається із субблоків навчання розпізнавання вантажу (LL), формування порядку завантаження ПС (LP), формування моделі перевірки завантаження та центрування ПС (LLC).

Система дозволяє визначити порядок розміщення вантажу на ПС, забезпечуючи максимальне наближення маси вантажу до вантажопідйомності літака. А також система враховує умови виконання вимог до центрування, з мінімальним відхиленням моментів інерції літака відносно пов’язаної з ним системи координат.

Рисунок 5 – Структурна схема системи планування завантаження ПС

Висновки. Проведено аналіз передпольотної підготовки КПС та АП, пов’язаних з неправильним завантаженням ПС та визначено, що існує потреба в інформаційній підтримці співробітника із забезпечення польотів, шляхом створення системи підтримки прийняття рішень, яка б допомагала правильно розмістити вантаж на борту ПС, враховуючи вимоги до центрування ПС, незмінності моментів інерції відносно пов’язаної з ПС системи координат та правил перевезення вантажів. За допомогою методу експертного оцінювання визначено, що найбільш впливовими критеріями, яким повинна задовольняти система планування завантаження ПС, є: наявність у системі засобів/функцій ефективного контролю всіх параметрів і характеристик завантаження; відповідність вимогам та обмеженням, визначеним для конкретних типів і модифікацій ПС; повнофункціональне виконання завдань прямого призначення, тобто обчислення центрування ПС з урахуванням впливу всіх компонентів службового та комерційного завантаження. Розроблено нову структурну схему системи планування завантаження ПС, яка дозволяє керувати завантаженням літака та відрізняється від відомих урахуванням зміни моментів інерції літака відносно пов’язаної з ним системи координат.

Список літератури

  1. Лебедев C.Б. Основы теоретической подготовки диспетчеров по обеспечению полетов: Учебное пособие. / С.Б. Лебедев. – К.: 2005. – 796с.
  2. Расследование авиационных происшествий и инцидентов. - Приложение 13 к конвенции о международной гражданской авиации. – Издание 10. - Канада, Монреаль, ICAO, 2010. – 76с.
  3. Єксплуатация воздушных судов. Часть 1. Международный коммерческий воздушный транспорт. Самолеты. – Приложение 6 к конвенции о международной гражданской авиации. – Издание 9. – Канада, Монреаль, ICAO, 2010. – 272с.
  4. Нагорный А.Ф. Воздушные перевозки: Учебное пособие./ А.Ф. Нагорный, А.П. Максимов - Кировоград: ГЛАУ , 2006. – 220с.
  5. Руководство по загрузке и центровке
  6. Сайт «Авиационных происшествий, инцидентов и авиационных катастроф в СССР и странах СНГ»
  7. Михайлик Н.Ф. Проблема эксплуатации воздушных судов в экстремальных условиях. Постановка задачи. Труды общества расследователей авиационных происшествий (Вып. 16) / Н.Ф. Михайлик, P.M. Джафарзаде, А.В. Малишевский – М.: Полиграф, 2004. – 416с.
  8. Павловський М.А. Теоретична механіка: Підручник./ М.А. Павловський – К.: Техніка, 2002. – 512с.
  9. Боднер В.А. Теория автоматического управления полетом. / В.А. Боднер. – М.: Наука, 1964. –700с.
  10. Герасимов Б.М. Інтелектуальні системи підтримки прийняття рішень: Навчальний посібник./ Б.М. Герасимов, В.М. Локазюк, О.Г. Оксіюк, О.В. Поморова – К.: Вид-во Європ. ун-ту, 2007. – 335с.

А.Тимошенко

Моделирование системы планирования загрузки воздушного судна

В статье рассмотрены авиационные происшествия, связанные с неправильной загрузкой воздушного судна. Проанализированы существующие системы загрузки. Определены требования, которым должна удовлетворять система планирования загрузки воздушного судна и представлена структурная схема этой системы.

A.Tymoshenko

Simulation system of planning load of the aircraft

The article deals with accidents related to improper loading of aircraft. Analyzed the existing charging system. The requirements to be satisfied by the system capacity planning of aircraft and is a block diagram of this system.

Одержано 29.03.12

УДК 629.7.07


загрузка...