Моделирование расчета дистанции прерванного взлета

Abstract

Аналіз авіаційних подій та серйозних інцидентів у цивільній авіації показує, що викочування повітряного судна за межі злітно-посадочної смуги і кінцевої смуги безпеки при перериванні зльоту трапляється не часто, але є надзвичайно небезпечним. Якщо причина переривання зльоту (наприклад, відмова двигуна) виявляється до швидкості, яка менше «швидкості прийняття рішення», то повітряне судно, як правило, встигає зупинитися в межах аеродрому. Як показує аналіз аварійних ситуацій, реальна дистанція перерваного зльоту (довжина ділянки гальмування до повної зупинки літака) може відрізнятися від значення, розрахованого заздалегідь. Тому уточнений розрахунок дистанції перерваного зльоту в режимі реального часу може допомогти екіпажу прийняти більш точне і безпечне рішення про можливість припинення зльоту. В статті продовжуються дослідження попередньої роботи авторів. Запропонований алгоритм використовує кусково-постійну інтерполяцію не тільки тяги, як в попередній роботі, але і інших параметрів літака. При такій інтерполяції рівняння Ріккаті руху літака має явні рішення. Крім використання відомих часових інтервалів інтерполяції, явно обчислюється час до досягнення заданої швидкості, оскільки деякі параметри змінюються стрибком з досягнення певної швидкості. Для перевірки і дослідження запропонованого алгоритму оцінки дистанції перерваного зльоту в режимі реального часу створено систему комп’ютерного моделювання. За допомогою цієї системи порівнювалися оцінки дистанції перерваного зльоту, отриманої з використанням запропонованого алгоритму, з відстанню, обчисленою на основі повної моделі руху шляхом чисельного інтегрування. Для підтвердження адекватності алгоритму результати моделювання порівнювалися зі значеннями, отриманими на основі номограм реального літака. Запропонований алгоритм після уточнення ряду параметрів може використовуватися в реальних умовах перерваного зльоту.

Analysis of accidents and serious incidents in civil aviation shows that an aircraft exiting the runway and terminal safety strip does not happen often when the takeoff is canceled, but it is extremely dangerous. If the cause of the aborted takeoff (for example, engine failure) is detected before reaching the «takeoff decision speed», then the aircraft usually has time to stop within the aerodrome. However, as the analysis of emergency situations shows, the real distance of the rejected takeoff (the length of the braking section until the aircraft stops completely) may differ from the value calculated in advance. Therefore, a more precise real time calculation of the rejected takeoff distance can help the crew to make a more accurate and safer “go — no go” decision. The article continues the research of the previous work of the authors. The proposed algorithm uses step interpolation of thrust, as in the previous work, and also of other aircraft parameters. With this interpolation, the Riccati equation of the plane's motion has explicit solutions. In addition to using known interpolation time intervals, the time to reach a given speed is explicitly calculated, since some parameters change abruptly upon reaching a certain speed. To check and investigate the proposed algorithm for estimating the rejected takeoff distance in real time, a computer simulation system was created. This system was used to compare the estimation of the rejected takeoff distance obtained using the proposed algorithm with the distance calculated on the basis of the full motion model using numerical integration. To confirm the adequacy of the model used, the simulation results were compared with the values obtained from the nomograms of a real aircraft. The proposed algorithm, after specifying a number of parameters, can be used in real conditions of a rejected takeoff.