Активная боковая ручка управления — «изюминка» МС-21


В комплексной системе управления самолётов семейства МС‑21 реализована технология систем дистанционного управления fly-by-wire - «летать по проводам». Это значительно сокращает вес самолёта. В МС‑21 применяется последнее поколение таких систем с активными боковыми ручками управления, которые совместили в себе преимущества и боковой ручки, и штурвала.

Активная боковая ручка на МС‑21 обеспечивает пилоту обратную связь по аэродинамическим условиям полёта и приближению к полётным ограничениям. Система автоматического управления обеспечивает полный набор функций управления положением и движением самолёта, включая автоматическую посадку по категории IIIB. Подобные инновации позволяют повысить конкурентоспособность МС‑21 на мировом рынке.

Принято считать, что чем проще, примитивнее устройства или механизмы, тем они надёжнее, однако это мнение совершенно неверно в случае современных систем управления летательными аппаратами. Электродистанционные системы управления (ЭДСУ) в совокупности с цифровой системой автоматического управления (САУ) дают фору прежним механическим и гидравлическим системам, использовавшим тросики и гидромагистрали.

Система ЭДСУ, установленная на МС-21 улучшает экономику самолёта и обеспечивает высочайшую безопасность. Интеграцию бортового радиоэлектронного оборудования провела компания «ОАК – Центр комплексирования», а головным разработчиком и поставщиком программного обеспечения является концерн «Радиоэлектронные технологии» (КРЭТ) госкорпорации «Ростех».

Одной из особенностей этого новейшего российского лайнера стал самый большой диаметр фюзеляжа в данном сегменте воздушных судов, что создает больший комфорт для пассажиров. Кроме того, МС-21 обладает большой площадью крыла, что необходимо для создания модификации с удлинённым фюзеляжем и, соответственно, повышенной вместимостью. Пойти на такие решения, влияющие на аэродинамику лайнера, стало возможным только благодаря использованию ЭДСУ. Благодаря «полёту по проводам» хвостовое оперение лайнера можно было сделать меньше, чем при старых методах управления.

Прекрасную оценку лайнеру в целом и его ЭДСУ дали лётчики-испытатели корпорации «Иркут», выполнившие на нём первые полёты.

«До МС-21 я не проводил испытаний гражданских самолётов ОКБ Яковлева, – рассказывает заслуженный лётчик-испытатель Российской Федерации, Герой России Роман Таскаев, выполнивший 28 мая 2017 года вместе с Олегом Кононенко первый подъём самолёта МС-21. – В то время, когда поднимали в воздух старые машины, я летал на микояновских истребителях. Про преемственность могу сказать только одно: система управления, которая стоит на учебно-боевом самолёте Як-130 и делает этот самолёт супербезопасным, применяется и в МС-21. Этот интеллект, эти наработки, которые мы сделали в ходе испытаний Як-130, очень комфортные. Очень здорово такой системой управлять. И, естественно, она обладает высочайшей степенью безопасности».

По словам Таскаева, высокоинтеллектуальная система управления предохраняет лётчика от попадания на запредельные режимы, такие как сваливание и штопор.

Одной из «изюминок» самолёта МС-21 стала его активная боковая ручка управления.

«Для комфортности управления самолётом, для повышения качества обучения лётчиков установлена новая ручка управления, – рассказывает Роман Таскаев. – Сейчас на Airbus’ах применяется не обычная штурвальная система, а боковые ручки управления, которые разгружают переднюю часть приборной доски для лётчика. Но на Airbus’ах ручка, скажем так, пассивная, т. е. каждый лётчик управляет своей ручкой, не чувствуя, что при этом делается у другого лётчика. У нас на МС-21 при управлении одним лётчиком рукоятка у второго лётчика перемещается, давая понимание, что делать первому. Это важно, особенно при обучении».

Также активная боковая ручка управления позволяет пилоту чувствовать опасность. При приближении к полётным ограничениям ручка начинает вибрировать, имитируя тряску всего самолёта. Тем самым, помимо визуальных ощущений пилот получает ещё и тактильные, улучшающие контроль за каждым манёвром самолёта.

Сегодня подобные активные боковые ручки управления стоят лишь на сравнительно небольших бизнес-самолётах G500/G550 американской компании Gulfstream, а также на экспериментальном военно-транспортном самолёте KC-390 бразильской компании Embraer. МС-21 стал первым большим пассажирским лайнером в мире, снабжённым таким девайсом. Планируется, что активные боковые ручки управления будут сертифицированы Европейским агентством по безопасности авиаперевозок (EASA) одновременно с самим самолётом МС-21.

Активная боковая ручка управления очень удобна и при работе автопилота. При выполнении манёвров в таком режиме полёта она также перемещается, тем самым наглядно демонстрируя лётчикам, что делает их автоматический «коллега».

Макет кабины МС-21 на основе модульной авионики КРЭТ

По результатам испытания пилоты МС-21 отметили, что использование таких ручек значительно повысило информированность о взаимных действиях, существенно улучшило качество совместного управления по сравнению с обычными боковыми ручками, используемыми сейчас на пассажирских самолётах. Инновация значительно повысила взаимопонимание между членами экипажа, практически исключив вероятность их нескоординированных действий.

Ещё одной из инновационных разработок для МС-21 стало создание системы управления общесамолётным оборудованием СУОСО-МС-21. СУОСО интегрирована практически во все основные системы самолёта - гидравлическую, шасси, электроснабжения, кислородную и т. д. Она является системой, которая обеспечивает управление, сигнализацию и контроль технического состояния самолётных систем.

СУОСО-МС-21 создана компанией «Ульяновское конструкторское бюро приборостроения» (УКБП), имеющей многолетний опыт разработки такого рода оборудования. Фирма входит в состав концерна КРЭТ. Ранее УКБП создало системы управления общесамолётным оборудованием для Ил-96-400 (СУОСО-400Т), Як-130 (СУОСО-130), Ту-204СМ (СУОСО-204), а также системы управления общевертолётным оборудованием для Ка-226 (СУОВО-226) и Ми-171А2 (СУОВО-В1). Эти системы позволяют значительно уменьшить нагрузку на лётчиков, повысить безопасность полёта. В проектах Ту-204СМ и Ми-171А2 использование СУОСО обеспечило переход на экипаж из двух лётчиков.

При разработке системы для МС-21 был применен анализ информационно-управляющего поля кабины самолёта, что предопределило архитектуру системы. В её состав вошли блок вычислитель-концентратор БВК-12, блок преобразования сигналов БПС-14, блок защиты и коммутации БЗК-1, блок управления обогревом стёкол БУОС-1.

Внедрение системы позволило реализовать функцию вторичного распределения электроэнергии твёрдотельными блоками защиты и коммутации, а также функцию защиты сопрягаемых систем и фидера самолёта от перегрузок по току. Кроме того, СУОСО-МС-21 обеспечила снижение массы и номенклатуры средств управления и контроля общесамолётного оборудования. Она повысила глубину контроля общесамолётного оборудования, понизив вероятности отказов каналов управления систем, сократив время обслуживания и предполётной подготовки. С помощью СУОСО-МС-21 была реализована отказоустойчивость разнородной архитектуры системы управления.

По материалам журнала ОАК "Горизонты" / №3-4(19-20).2018

МС-21 — итоги 2018 года

Загрузка...

aviation21.ru

Выкатка самолёта МС-21 в Иркутске / Habr

Сегодня, 8 июня, на заводе «Иркут» состоялась выкатка первого лётного экземпляра узкофюзеляжного самолёта МС-21. Выступающий на презентации Дмитрий Медведев сказал, что этот самолёт поднимется в воздух в 2017 году. Конкурировать МС-21 будет с Airbus A320, Boeing 737 и их новейшими модификациями.

Минутное видео с презентации.

Самолёт собрали и теперь нужно протестировать его на земле. У всех авиапроизводителей между выкаткой и взлётом проходит около полугода.

По секрету, сотрудники «Иркута» говорят, что в плане поднять самолёт 30 ноября 2016 года. Судя по всему, официально решили озвучить более пессимистичные планы.
UPD. Первый полёт прошёл 28 мая 2017 года.

Показанная на церемонии машина представляет собой базовую модификацию МС-21-300 с вместимостью от 163 до 211 пасс — в зависимости от компоновки. На разных этапах готовности находится 4 самолёта. Сейчас в цеху окончательной сборки уже находится второй прототип МС-21. Он будет готов к концу лета. В сентябре этот прототип планируется доставить в ЦАГИ, чтобы начать статические испытания. В институте будут проверять прочность конструкции.

Максимальный взлетный вес МС-21-300 составляет 79250 кг, дальность полета — 6000 км.

Первый прототип МС-21 оснащен двигателями PW1400G от американской компании Pratt & Whitney. Эта силовая установка была сертифицирована FAA в мае этого года. Российская сертификация МС-21-300 с PW1400 запланирована на 2018 г. Сертификация самолета по европейским стандартам EASA должна состоятся годом позже.

Для самолетов семейства предусматривается альтернативная силовая установка — российский двигатель ПД-14. Осенью 2015 г. начались его летные испытания на летающей лаборатории Ил-76ЛЛ. По состоянию на первое июня суммарная наработка опытных двигателей в ходе наземных и летных испытаний составила 1000 ч. Второй этап летных испытаний должен стартовать в июле этого года.

По словам представителей Объединенной двигателестроительной корпорации (ОДК), которая ведет разработку ПД-14, первые моторы для установки на МС-21 будут поставлены в 2017 г. Всего для летных испытаний ОДК поставит «Иркуту» пять двигателей. Сертификация ПД-14 в АР МАК ожидается в 2018 г. По словам президента Объединенной авиастроительной корпорации (ОАК) Юрия Слюсаря, поставки МС-21 с российскими двигателями планируется начать в 2019 г.

Главная изюминка самолёта — композитное крыло. Оно изготавливается цельным элементом с помощью технологии вакуумной инфузии. В серийных моделях так ещё никто в мире не делал. Это позволило создать крыло с рекордным удлинением 11,5. Удлинение крыла — отношение размаха крыла к средней хорде (ширине) крыла.


Фотография Марины Лысцевой.

Салон первого лётного МС-21 будет собираться в подмосковном Жуковском, после перелёта туда из Иркутска, где сейчас находится самолёт. Салон не будет привычным «пассажирским». Борт предназначен для испытаний, поэтому в салоне будет специальное оборудование. Зато, как можно увидеть на фотографии ниже, кабина пилотов полностью готова и функционирует. Экраны горят, показывают информацию:

Технологии и процесс сборки самолёта, оборудование:

UPD 1. В комментариях спрашивали ЛТХ.

РИА-новости нарисовали инфографику. Ссылка:

[ Особенности пассажирского самолета нового поколения МС-21 ]

UPD 2.3

  1. Очень рекомендую фоторепортаж известного авиационного фотографа Марины Лысцевой.
  2. Ещё один фоторепортаж с места событий от жж юзера aviator-ru.
  3. Фотки жж юзера russos

UPD 3.1 Обновил видео выкатки, теперь FullHD.

UPD 4 Две фотографии из репотража russos
Так как это первый лётный экземпляр самолёта, и он не будет возить пассажиров: вместо двери багажа сделан люк эвакуации, через который пилоты смогу выпрыгнуть с парашютом, в случае экстренной ситуации:

Коллектив, который собирал (и наверно разрабатывал самолёт). Их лица должны быть в таких новостях:

При подготовке статьи использованы материалы ato.ru и фоточки из твиттера.

habr.com

МС-21: салон повышенной комфортности | Авиация России

На заводе корпорации «Иркут» идёт сборка четырёх опытных самолётов МС-21. Одно из преимуществ создаваемого воздушного судна — повышенная комфортабельность салона.

«Пассажироориентированность» — такой термин в последние годы всё чаще используют ведущие мировые авиапроизводители, когда речь заходит о новых самолётах. Понятие вмещает в себя комплекс мероприятий и технических решений, которые делают пребывание пассажира на борту самолёта максимально комфортным. Один из важных показателей комфорта пассажирской кабины — ширина пассажирского кресла. Например, у Boeing 787 она достигает 42,5 см, в Airbus A350 XWB — 45 см. Ширина проходов в салонах этих современных лайнеров — 45 см.

Новый отечественный самолёт МС-21 по уровню комфорта не должен уступать мировым конкурентам — такая задача ставилась перед проектировщиками ещё на начальном этапе.

И авиастроители с ней справились — им удалось реализовать преимущества широкофюзеляжного дальнемагистрального самолёта в узкофюзеляжной среднемагистральной машине. Достичь этого результата помогло увеличение поперечного сечения фюзеляжа, что обеспечило больший комфорт для пассажиров. Диаметр фюзеляжа был увеличен до 4,06 метра, больше чем у «одноклассников» А320 и Boeing 737 на 11 и 36 см соответственно. Это позволило предоставить пассажирам значительно больше личного пространства, чем даже в современных широкофюзеляжных самолётах, таких как Boeing 787, А350 XWB и А380.

Современное оборудование, особенности конструкции и улучшение компоновки салона нового самолёта не только обеспечат высокий уровень комфорта во время перелёта, но и отразятся на экономических показателях. Расширенный проход для пассажиров существенно сокращает время посадки и высадки, благодаря чему можно уменьшить время подготовки самолёта к следующему вылету. Испытания с пассажирами-статистами на макете салона показали, что время разворота самолёта для очередного рейса можно сократить примерно на 20%.

Увеличение диаметра фюзеляжа убрало известный эффект «тоннеля», от которого страдают самолёты конкурентов: пока один пассажир грузит на полку свой багаж, стоящие за ним не могут пройти мимо него.

В МС-21 удалось существенно улучшить эргономику салона. Стандартная ширина кресла в экономическом классе составляет 45 см, ширина прохода увеличена до 56,25 см. Большой проход, позволяет спокойно ходить по самолёту во время обслуживания, а также расходиться двум пассажирам во время посадки и высадки. Больший диаметр фюзеляжа также позволил увеличить размеры багажных полок и грузовых отсеков.

Для примера - в стандартную полку А320 помещается два чемодана стандартного класса ИАТА cabin bag, в то время как в полку МС-21 может поместиться 7 чемоданов (они могут размещаться «на ребро»).

На каждого пассажира экономического класса в МС-21 будет приходиться более 1 м3 пространства. Пока ни один из производителей современных гражданских лайнеров не обеспечил такой уровень комфорта пассажирам.

Дополнительные удобства для пассажиров МС-21

  • Увеличенное пространство пассажиров сидящих у окна.
  • Инновационные багажные полки увеличенного объема.
  • Трехзонная система кондиционирования воздуха для обеспечения равномерных климатических условий по всей длине в салоне.

Чтобы обеспечить удобство перелёта для пассажиров, авиастроители используют не только новые технологии и материалы, но и советуются со специалистами редкой профессии — авиационными психологами.

Проблема дискомфорта во время перелётов — один из серьёзных факторов, сдерживающих развитие авиаперевозок. Для некоторых потенциальных пассажиров пребывание в самолёте ассоциируется с непривычной для абсолютного большинства людей средой обитания. Зачастую она воспринимается человеком ещё и как противоестественная. Около 20% пассажиров испытывают сильный страх при перелётах, а 10% вообще отказываются от использования воздушного транспорта. Причинами аэрофобии являются боязнь замкнутого пространства и невозможность контролировать ситуацию.

Изменить положение может создание «уютного» и комфортного интерьера салона, который визуально расширяет границы и имеет хорошее естественное освещение.

В МС-21 для этого были использованы пастельные тона для внутреннего оформления интерьера. Иллюминаторы обеспечивают максимальное количества естественного света и расположены на высоте, удобной пассажирам любого роста при любом расстоянии между креслами. Искусственное освещение в салоне изменяется по цвету и интенсивности. Новый подход к организации подсветки в салоне создает у пассажира ощущение большого пространства и натуральной атмосферы.

Основные тенденции самолетостроения для обеспечения психологического комфорта пассажиров на борту

  1. Визуальное увеличение внутреннего пространства самолета (для устранения клаустрофобических ощущений). Используются светлые тона, округлые линии, большие иллюминаторы.
  2. Скрытие или избавление от элементов, создающих ощущение «неестественности » обстановки (рычаги закрытия дверей, круглые иллюминаторы, непривычные вентиляционные отверстия и т.п.).
  3. Избавление от специфических, «самолетных» запахов (для создания ощущения естественности среды, как можно более привычной для пассажира).
  4. Понижение уровня шума в салоне, особенно на взлёте.
  5. Понижение уровня ощутимого в салоне шума при изменении механики крыла, выпуске шасси, изменений в режиме работе двигателя.
  6. Установка камер, транслирующих на мониторы в пассажирский салон вид из кабины пилотов или со стойки переднего шасси.

(пункты 5 и 6 — для облегчения состояния пассажиров, испытывающих гипертрофированную потребность в контроле).

По статистике, при дальних перелётах пассажир за два часа теряет до литра жидкости — за счет традиционно сухого воздуха на борту. На МС-21 применена система увлажнения воздуха, что положительно сказывается на самочувствии пассажиров и минимизирует эффект дегидрации — одну из причин утомляемости после перелёта. Кроме того, в салоне увеличено атмосферное давление, что снижает риск гипоксии. Давление в кабине МС-21 эквивалентно высоте 1800 м, тогда как в салоне конкурентов оно соответствует высоте 2400 м.

Благодаря использованию новых двигателей шум в пассажирском салоне будет снижен практически в четыре раза.

Повышенная вместимость и возможности более интенсивной эксплуатации самолёта, согласно расчетам компании Lufthansa Consulting, позволят МС-21 генерировать 4 миллиона долларов дополнительных доходов в год благодаря сокращённым на 15% прямым операционным расходам.

По материалам журнала ОАК "Горизонты", №1, 2014 г.

Загрузка...

aviation21.ru

Почему у МС-21 нет винглетов

14 Apr 2017 19:51

Аэродинамические законцовки на крыльях - винглеты (англ. winglets) - "крылышки", присутствуют у подавляющего большинства современных лайнеров. Этот аэродинамический элемент придаёт самолёту изящность, стремительность, однако их использование - это не дань моде, а способ уменьшить индуктивное сопротивление крыла, повысить топливную эффективность и увеличить дальность полёта лайнера.

Полное аэродинамическое сопротивление крыла самолёта, летящего на околозвуковой скорости, складывается из волнового, профильного, индуктивного и паразитного сопротивлений. Аэродинамическое качество крыла тем лучше, чем меньшую силу лобового и индуктивного сопротивлений оно создаст.

При обтекании крыла воздушным потоком возникает разность давлений над крылом и под ним. В середине крыла воздух течёт от передней кромки к задней, ближе к законцовкам картина обтекания меняется - часть воздуха, срываясь с концов крыла, перетекает из зоны повышенного давления в зону пониженного - от нижней поверхности крыла на верхнюю и накладывается на воздушный поток, набегающий на верхнюю часть крыла.

В результате, за концами крыла образуются два вихревых жгута, которые называют спутными струями. Энергия, затрачиваемая на образование этих вихрей, и определяет индуктивное сопротивление крыла.

Индуктивное сопротивление отсутствует у бесконечно длинного крыла, но реальный самолёт такое крыло иметь не может. Для оценки аэродинамического совершенства крыла существует понятие «аэродинамическое качество», - чем оно выше, тем совершеннее самолёт. Улучшить аэродинамическое качество крыла можно, увеличивая его эффективное удлинение - чем длиннее крыло, тем меньше его индуктивное сопротивление, меньше расход топлива, больше дальность полёта.

Сила вихрей зависит от размеров, формы крыла, разницы давлений над верхней и под нижней поверхностями. За тяжёлыми самолётами образуются очень мощные вихревые жгуты, которые сохраняют свою интенсивность на дистанции 10 - 15 км. Они могут представлять опасность для летящего сзади самолёта, особенно когда в вихрь попадает одна консоль. Эти вихри можно легко увидеть, если понаблюдать за приземлением реактивных самолётов. Из-за большой скорости касания посадочной полосы колесная резина горит. В момент приземления за самолётом образуется шлейф пыли и дыма, который мгновенно закручивается в вихрях.
Для преодоления индуктивного сопротивления требуется дополнительная кинетическая энергия двигателя, что увеличивает расход топлива. Уменьшить индуктивное сопротивление и повысить аэродинамическое качество - основной параметр, характеризующий совершенство самолёта, легче всего за счёт увеличения размаха крыла.

Взгляните на крылья самолёта-рекордсмена 30-х годов ХХ века АНТ-25 - длина самолёта составляет 13 метров, а размах крыла - 34! В то время не было предпосылок, да и авиационная наука не предполагала конструкцию крыла с изменённой геометрией концевой части, поэтому для дальних беспосадочных перелётов строились машины с такими длинными крыльями.

Современные условия накладывают свои ограничения на размах крыла, которые определяются конструктивными и эксплуатационными параметрами. Так, например, аэродромная инфраструктура и требования ICAO ограничивают до 36 метров размах крыла у среднемагистрального самолёта. Винглеты позволяют увеличить эффективное удлинение крыла при практически неизменном размахе.

Одним из первых исследователей влияния формы законцовок крыла на аэродинамику самолёта был Ричард Уиткомб - авиационный специалист и инженер НАСА. В начале 70-х годов он сконструировал законцовку, перпендикулярно расположенную вверх и вниз от плоскости крыла, сегодня похожую конструкцию можно увидеть у Airbus A320. Внешне винглеты сильно различаются на разных самолётах, но все они предназначены только для одного - повышение экономической эффективности лайнера.


Установка винглетов даёт дополнительно до 7% экономии топлива. Авиаконструкторы всегда стремились увеличить типовое удлинение крыла - отношение длины к средней хорде. Типовое удлинение крыла у самолётов прошлых поколений составляло коэффициент 8–9, у современных — 10–10,5, а на МС-21 - 11,5. Поэтому, даже без использования винглетов, его композитное крыло большого удлинения, образованное суперкритическими профилями (практически плоская верхняя и выпуклая нижняя поверхности), позволяет на крейсерских скоростях полёта получить аэродинамическое качество на 5-6% лучше, чем у новейших зарубежных аналогов.

Для исследования влияния винглетов на динамику полёта МС-21 в ЦАГИ были спроектированы и испытаны в аэродинамических трубах крылья с аэродинамическими законцовками. Установка винглетов требует значительного усиления конструкции крыла и увеличения его массы. При боковых порывах ветра винглеты создают серьёзную сгибающую и крутящую нагрузки на крыло, существенно увеличивают влияние бокового ветра на самолёт при взлёте и посадке, а также в зонах турбулентности.
В тоже время на начальном этапе проектирования в начале 2000-х винглеты на МС-21 предусматривались (фото макета самолёта в заголовке статьи), т.е., конструкция крыла не позволяла получить требуемую топливную эффективность. Но по мере развития проекта, появления новых материалов и технологий, от них отказались, и именно потому, что МС-21 - это современный и технологичный самолёт с высоким аэродинамическим качеством, не требующим какого-либо изменения геометрии на концах его крыльев.

По мнению заместителя гендиректора ЦАГИ, начальника комплекса аэродинамики и динамики полёта летательных аппаратов Сергея Ляпунова, винглеты - это резерв, который можно использовать на последующих модификациях. Но в настоящее время характеристики и топливная эффективность в крейсерском полёте, которые даёт суперкритическое композитное крыло, достаточны для обеспечения требуемого уровня конкурентоспособности.

Андрей Величко
Источник


mc-21.wikidot.com

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *