ГОЛОВНЫЕ САМОЛЕТЫ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

25 лет назад в гражданской авиации СССР началась реализация Программы эксплуатации головных рейсовых самолетов в соответствии с совместным Приказом МГА-МАП (№ 135/171 от 15 июля 1981 г.). Головные самолеты пришли на смену самолетам-лидерам, но в отличие от них должны были осуществлять регулярные пассажирские перевозки.

По согласованию с ОКБ в каждом региональном управлении были выбраны головные самолеты. Опережающий налет им обеспечивался за счет первоочередного обслуживания. При этом предусматривалась 100-процентная обработка записей бортовых регистраторов. Целью обработки являлось, в основном, получение данных о повторяемости пиковых значений нормальных перегрузок, характеризующих нагруженность воздушного судна.
При прохождении самолетом капитального ремонта или специальных форм технического обслуживания по каждому борту учитывались выявленные дефекты. Ежегодно в ГосНИИ ЭРАТ ГА, а затем, после объединения институтов, в ГосНИИ ГА информация обобщалась и при подготовке заключений по увеличению ресурсов и сроков службы включалась в качестве самостоятельного раздела. Наиболее сложной проблемой была организация обработки полетной информации на базе самописца МСРП.
До того времени данные о повторяемости перегрузок получались обработкой записей прибора – самописца К3-63, использовавшего принцип аналоговой записи барометрической высоты, приборной скорости и нормальной перегрузки в центре тяжести самолета по времени. Возникал вопрос о возможности использования для этой цели дискретной записи магнитных регистраторов параметров полета (на МСРП-64 перегрузка фиксируется 8 раз в сек).
Имелись серьезные опасения, что возможен пропуск пиков перегрузки между опросами регистрации и что это приведет к искажению результатов. К тому же возникла задача отбраковки случайных сбоев и системных погрешностей типа сдвига нуля, свойственных регистраторам с записью на магнитную ленту параллельным кодом.
До начала реализации Программы и в ее процессе был проведен большой объем подготовительных работ, в которых принимали участие специалисты ЦАГИ, ГосНИИ ЭРАТ ГА, а с 1982 г. ГосНИИ ГА. Хотелось бы отметить специалистов, принимавших в работе наиболее активное участие. От ЦАГИ – Вениамин Райхер, Владимир Цымбалюк, Артем Ершов, Александр Чернов, Глеб Александров, Михаил Ерусалимский. От ГосНИИ ЭРАТ ГА – Евгений Жариков, Виктор Кирин, Виктор Антонюк, Вадим Калиновский, Генри Лившиц, Анатолий Баранов, Борис Лурье, Наталья Зеленцова.
Для правильной постановки задачи был предварительно изучен отечественный и зарубежный опыт использования полетной информации, проведен обзор методов статистических исследований параметров полета самолетов в эксплуатации.
Первой задачей являлось обеспечение представительной выборки головных самолетов, реально отражающей условия эксплуатации парка самолетов ГА. Для этого использовались результаты обработки записей прибором К3-63 более 1,5 млн ч налета. Было установлено, что наиболее характерным с точки зрения нагруженности самолетов является эксплуатация самолета в определенном Управлении ГА.
Второй задачей явилась организация обработки с разделением на первичную, непосредственно в эксплуатирующих подразделениях ГА, и вторичную – статистическую, в Центре обработки – ГосНИИ ГА.
К тому времени в гражданской авиации СССР была внедрена система экспресс-анализа полетной информации, в каждом аэропорту были созданы группы расшифровки и анализа ПИ, которые выполняли обработку записей МСРП на устройствах «Луч-74», имевших в своем составе ЭВМ М-6000. Разработку программ экспресс-анализа выполняло Киевское предприятие «Электронприбор». Следует вспомнить таких выдающихся специалистов, как Марк Рабинович и Надар Коцадзе.
Трудность создания программы обработки записей головных самолетов ГА состояла в том, что необходимо было за минимальное время при весьма малом объеме памяти ЭВМ реализовать алгоритмы контроля достоверности и отбраковки сбоев, выделения пиковых значений перегрузки и, накопив в памяти необходимый объем результатов обработки, выдать его на перфоленту. При этом кроме задачи получения пиков перегрузки решалась проблема определения продолжительности превышения перегрузкой некоторых заданных уровней с градацией по этапам полета, что было принципиально невозможно при обработке записей самописца К3-63.
Известные помехоустойчивые методы фильтрации и оценки данных для отбраковки сбоев информации МСРП не могли быть использованы из-за ограниченности имеющихся технических средств обработки. Потребовалось примерно два года специальных исследований физических причин и характеристик сбойности записей МСРП. В результате были разработаны алгоритмы контроля точности градуировочных характеристик и отбраковки сбоев. Следует отметить, что программы обработки записей головных самолетов работают по настоящее время и дают правильные результаты, что подтверждает верность созданных алгоритмов.
Еще одной проблемой являлась невозможность применения известных методов выделения экстремумов параметров. Совершенно простая и эффективная идея алгоритма выделения пиковых значений перегрузки с использованием определенной последовательности перебора трех скользящих точек была предложена Александром Черновым.
Трудность заключалась также в том, что передавать накапливаемые данные в Центр обработки для дальнейшего статистического анализа большого числа полетов необходимо было в виде физических значений параметров, накопить которые в ограниченной памяти ЭВМ М-6000 было невозможно. Параметры хранились в кодовых значениях, к тому же в специально «упакованном» виде. Решение этой задачи, принципиально определяющей саму возможность обработки записей головных самолетов, было подсказано Генри Лившицем, который предложил использовать так называемые стандартные, осредненные градуировочные характеристики. На этапе вторичной обработки осуществлялись дополнительный контроль достоверности информации и статистическая обработка с представлением необходимых результатов по различным тематическим задачам.
Всего по программе головных самолетов обработано несколько десятков тысяч полетов и получено много новых результатов, о которых неоднократно докладывалось на различных конференциях.
Перечислить все результаты в одной статье практически невозможно, отметим только основные из них. Одним из важных результатов явилась оценка модели турбулентности атмосферы (МТА), основанной, как известно, на данных по пиковым значениям перегрузок, на ее достоверности с точки зрения продолжительности превышения нормальной перегрузкой заданных уровней (выбросов). Оказалось, что при малых перегрузках МТА дает заниженную продолжительность перегрузок, это объясняется наличием в этом диапазоне длительных маневренных перегрузок. Следует отметить, что этот результат, а также оценка продолжительности отдельных выбросов перегрузки позволили определить необходимый запас маневренных перегрузок для обеспечения управляемости и включить их в Нормы летной годности.
Другим результатом, следовавшим из анализа скоростей полета на этапах уборки-выпуска механизации крыла при взлете и посадке, явилось предложение по включению в Нормы летной годности запасов между максимальными и минимальными скоростями при полете с выпущенной механизацией крыла, что позволило гармонизировать отечественные и зарубежные требования по данному вопросу.
На основании обработки полетной информации головных самолетов решалась и такая важная задача, как определение характеристик типового полета: продолжительность полета, взлетная масса, масса коммерческой загрузки, масса топлива на взлете и при посадке.
В заключение хотелось бы отметить, что реализация программы головных самолетов и в целом подход к вопросам обеспечения безопасности полетов являются хорошим примером объединения усилий специалистов различных ведомств при решении вопросов повышения эффективности и надежности эксплуатации гражданской авиационной техники.

Михаил Громов, к.т.н.
Михаил Ерусалимский, к.т.н.
Евгений Жариков,
Генри Лившиц, к.т.н.
Владимир Цымбалюк, д.т.н.