Система управления Суперджета

• 

Россия по праву может гордится своим новым гражданским самолетом, созданным нашими инженерами и конструкторами. О его великолепной аэродинамике и системе управления рассказывает один из создателей, Алесандр Викторович Долотовский. Так же, он рассказал про историю проекта, причинах выбора этой размерности, о перевесе и экономике, о топливном расходе и преимуществах перед конкурентами, а так же про будущий Суперджет-130 и многое другое. Читайте вторую часть интервью

Первая часть интервью А.В. Долотовского

И ещё о новом, для нас, в проекте Суперджет. В рамках работ по сертификации, мы «открыли» для себя то, что в гражданском самолётостроении на Западе уже стало нормой, а именно то, что даже достаточно старые самолёты, например всё семейство Боинг 737, имеют очень хорошие характеристики сваливания. Это значит, что отсутствует тенденция сваливания на крыло такой интенсивности, что средний летчик, не может парировать. Для нас это была маленькая революция, дело в том, что у нас начало неуправляемого вращения вокруг одной из осей самолёта принималось как признак сваливания. Так до сих пор учат студентов авиационных ВУЗов в России.

И мы поставили себе задачу отвечать самым современным требованиям в части поведения самолёта на больших углах атаки и при сваливании, а именно: самолёт должен тормозиться на задней центровке до упора взятия рычага управления на себя (таким образом достигается сочетание максимальных углов атаки и минимальных приборных скоростей), при этом он не должен иметь тенденции сваливания на крыло или подхвата по перегрузке (самолёт резко задирает нос), чем частенько грешат самолёты с Т-образным оперением, при этом реакция на отклонение органов управления должна быть только прямая.

ЭТУ ЗАДАЧУ УДАЛОСЬ ВЫПОЛНИТЬ.

Каким образом?

В общих словах отвечу так – за счёт рационального подбора расположения и размеров оперения, а так же за счёт оптимизации геометрической и аэродинамической крутки крыла, в том числе искусственной (т.е. за счёт механизации, закрылков и предкрылков). Кроме того, в рамках оптимизации профилировки, о которой я говорил выше, мы ставили и решали задачу исключения, либо, хотя бы минимизации, так называемых «ложек», т.е. зон местной статической неустойчивости по углу атаки во всем диапазоне углов атаки вплоть до максимальных.

Чего мы добились?

При испытаниях в штопорной трубе ЦАГИ модель нашего самолёта удалось «вбросить» в штопор далеко не с первой попытки, а выводится она из штопора простой постановкой рулей в нейтральное положение. В плоский штопор модель не входит, даже при полностью отклоненных на себя рулях высоты. Это очень хороший результат, отмеченный в частности тем, что впервые за свою историю ЦАГИ дало нам заключение на полёты на большие углы атаки и на сваливание без использования противоштопорного парашюта или противоштопорных ракет. 

• 

Владимир Викторович Бирюков – заслуженный летчик-испытатель,

В ходе лётных испытаний подтвердилось, что мы действительно получили на редкость хороший результат. Владимир Викторович Бирюков – заслуженный летчик-испытатель, сертификатор из ЛИИ Громова, с очень большим опытом полётов на испытания на большие углы атаки не только на наших, но и на и зарубежных самолётах, полетав на нашей машине в ноябре 2008 года признался, что таких хороших характеристик устойчивости и управляемости на больших углах атаки он не видел ни на одном гражданском самолёте.

Это выражалось в том, что самолёт мог выйти на углы атаки порядка 30 градусов, затормозиться до скорости ниже 200 км/час, (для самолёта с такой нагрузкой на крыло это очень мало) и при этом продолжал управляться по всем трём каналам, даже от педалей, без какой-либо тенденции к неожиданному сваливанию. Т.е. сваливание для RRJ — это переход на режим парашютирования, когда самолёт практически падает плашмя (ведь подъёмной силы на горизонтальный полёт в этот момент времени уже не хватает, перегрузка перед выводом падает до 0,6), но при этом самолёт падает управляемо и выводится из этого состояния простыми действиями рычагов управления, очевидными для обычного, среднего лётчика.

И это финальный аккорд в пользу нашей аэродинамики.

Что же мы получили в результате, кроме возможности удивить нашей управляемостью бывалых испытателей?

Мы получили хорошие взлётно-посадочные характеристики, с учетом того, что тяговооружённость и нагрузка на крыло нашего аппарата лежат на границе по статистике. И сделано это было не случайно.

Вопросы и ответы

Какой двигатель – такая и тяговооружённость.

Двигатель проектировался под эту тягу. На этом газогенераторе можно было сделать двигатель и с большей тягой.

Но ведь не сделали.

Не сделали. Объясню почему. Стоимость техобслуживания двигателя и ряд других параметров, напрямую не связанных с характеристиками, но связанных с деньгами, напрямую зависят от тяги. Например, двигатель продаётся по тяге в килограммах. Поэтому намеренно было сделано ограничение по тяге двигателя для того, чтобы понизить стоимость техобслуживания² всего самолёта (и увеличить ресурс двигателя).

Вот такого подхода, честно говоря, не слышал.

Считайте, что открыл коммерческую тайну. Шутка. Повторюсь, если мы посмотрим на наше положение среди конкурентов по удельной нагрузке на крыло и удельной нагрузке на тягу, то увидим, что мы находимся по нижней границе статистики. Но наши взлётные характеристики – сбалансированная взлётная дистанция, ограничения взлётного веса по характеристикам скороподьемности в условиях жары и высокогорья – у нас не хуже, чем у конкурентов.

Близки к Як-42?

Як-42 гораздо лучше нас с точки зрения тяговооруженности. Всё-таки лишний двигатель даёт о себе знать. И крыло у него огромное. Это ведь была знаменитая история, практически анекдот, когда при переходе от прямого к стреловидному крылу им пришлось сделать крыло больше 140 метров площади на машине такой же массы как у нас. У нас ведь крыло маленькое, по трапеции всего 77 метров. Но благодаря этому мы получили очень высокий процент реализации: крейсерское качество – 90% от максимального. Т.е мы используем своё крыло на всю катушку и на взлёте, и в крейсере, и на посадке. Лишнего с собой не возим.

Кстати здесь нам очень помогли сибиряки из СибНИА, спасибо им за это большое. У них ведь очень большой опыт по оптимизации взлётно-посадочной механизации. Давайте посмотрим, у нас не очень большая механизация крыла, не такая выдающаяся как, например, на Ту-204, у которого великолепная механизация по геометрическим параметрам (по хорде и выдвижениям). Но и с нашим, сравнительно небольшим предкрылком, мы получили очень приличный посадочный Су=2,5, что является на сегодняшний день одним из лучших показателей для однощелевого закрылка Фаулера на стреловидном крыле.

На ближайших машинах должно устанавливаться усиленное крыло, чем оно отличается от того, что имеем сейчас?

Усиление крыла это не моя епархия, извините. Но я могу подтвердить, что геометрия крыла и механизации остаётся прежней. Почему мы идем на усиление конструкции, думаю, очевидно. Уже везде нас прополоскали за то, что наш аэроплан получился несколько тяжелее, чем закладывали изначально. Да, это так. Действительно, вес пустого снаряженного самолёта увеличился на 12%, это, практически, 3 тонны. И эти тонны нам пришлось перенести из веса пустого во взлётный, для того, что бы заявленные 3 тысячи км дальности мы накрывали, как и обещали для базовой модели. Дело в том, что при проектировании нашим Главным конструктором Юрием Викторовичем Ивашечкиным были заложены проектные резервы, которые и позволили нам сохранить характеристики базовой модели, несмотря на увеличение веса пустого самолёта.

Кстати, это увеличение веса оказало мизерное влияние на экономику, так как в основном, для плеча в 500 морских миль, влияние увеличения веса пустого на 12% на топливо на рейс составляет менее 4%. Это происходит из-за того, что при полётах на коротких маршрутах весовая составляющая топлива на крейсере сопоставима с топливом, которое расходуется, суммарно, на взлёт, набор, снижение и посадку. А эти составляющие не изменяются при увеличении веса пустого. На крейсере же само увеличение веса пустого даёт ухудшение расходов в пропорции примерно 0.5% топлива на 1% веса, т.е. 11% перерасхода топлива, о которых я читал в прессе, не что иное, как спекуляция. Фактически же, по нашим оценкам, мы на серийных машинах имеем преимущество по топливу на рейс перед EMB-190 чуть больше 2%, а если сравнивать с А319 – то более 12%, с одинаковой загрузкой, разумеется.

Теперь нужно делать версию «Long Range», которую никто не отменял, более того, заказчики ждут эту машину. Взлётный вес LR уходит в район 49…50-ти тонн. Вот под эту модель нам и необходимо усиливать конструкцию, но, подчеркиваю, это локальные, местные усиления. Они учитывают результаты статических испытаний машины в ЦАГИ и ресурсных в СибНИА. И эти локальные усиления, связанные с ресурсом и статикой, абсолютно нормальный процесс. Приведу пример из нашей же истории. Когда после войны Туполев запускал знаменитый Ту-16, ставший не только основным нашим бомбардировщиком, но и прототипом Ту-104, не секрет, что машина запускалась дважды. Первый раз самолёт, спроектированный, скажем так «по старинке» под 100% прочность, получился очень тяжёлым и заданных ЛТХ не давал. Тогда умница А.А. Архангельский вышел с идеей: вместо того, что бы «слизывать» лишние килограммы с переупрочнённой конструкции, спроектировать самолёт под меньшие запасы прочности, а испытать на 100% и по результатам испытаний определить места локальных усилений. Так и поступили. С машины было снято несколько тонн веса! С тех пор самолёты стараются проектировать под минимальные запасы прочности, с тем, чтобы минимизировать массу конструкции. И хочу заметить, что у нас оптимальность по весу достигнута. Вот поэтому мы и усиливаем его локально, отдельными местами. Это говорю в частности потому, что у нас на статической машине крыло сломалось при 99% расчётной нагрузки, и это великолепный результат работы прочнистов и конструкторов. Чтобы там не говорили, что самолёт получился тяжелым, наоборот, ОН ПОЛУЧИЛСЯ ЛЁГКИМ. Он легче всех своих конкурентов, даже физически (EMB-190 тяжелее на 700 кг), а если учитывать размер нашего фюзеляжа, то в удельном отношении ещё легче.

А почему, предполагая, что машина не будет весить 24.5 тонны, мы всё-таки заявляли эти цифры? А вы поглядите вокруг! Такова особенность нашего века, никто не объявляет реальных значений до завершения сертификации. Так было и с А320, и В737 NG, и с нашим прямым конкурентом EMB, и с Dreamliner B787. Это делается из соображений маркетинга, далёких от понимания конструкторов…

Да кстати, а сколько накачали на ресурсной машине в Новосибирске?

Даже не в курсе. Эту информацию, скорее всего, знает Игорь Львович (Виноградов). Данный показатель находится под постоянным верхним контролем, так как ресурс - это продаваемая характеристика.

И Виноградов И.Л. удовлетворил моё любопытство несколько позже, он получил по телефону эту цифру – 21000 циклов³.

Для Ил-96 данная цифра составляет 70.000 летных часов, хотелось бы, чтобы и для этого самолёта было не меньше.

Хочу заметить, что для нашего типа самолёта эта цифра 70.000 летных часов стоит гораздо дороже, чем для Ил-96. Потому что для магистральных машин продолжительность стандартного цикла от 6 до 12 часов, а у нас стандартный цикл 1-2 часа. Т.е. количество циклов на тоже количество летных часов в разы, а то и на порядок выше. Кстати об этом эффективные а/к прекрасно знают, беря в лизинг самолёты. Стоимость лизинга зависит и от стоимости самолёта, и от количества оставшихся циклов. Поэтому пока машина новая, её гоняют на коротких маршрутах, на циклических маршрутах, выбивая циклы. Потом её обычно продают тем, кто обычно начинает её гонять на длинных маршрутах, выбирая «календарный» ресурс в часах.

Выбор размерности

Несколько отвлекусь и скажу два слова про выбранную размерность машины. Вопрос, почему полезли в эту нишу, обсуждался довольно часто, поэтому хочу ответить на другой вопрос, зачем такие самолёты вообще нужны?

В те времена, когда цена за бочку нефти перевалила за 30$, широкофюзеляжным самолётам с загрузкой менее чем 75% летать стало не выгодно. Ну а когда цена бочки стала расти и расти, а сегодня она, как вы знаете, держится в районе 100$, появилась необходимость создать самолёт, который был бы рентабельным и заполняемым на 100% там, где В-737 и А-320 заполняются ниже рентабельности (которая лежит в районе 80% от заполняемости самолёта). Соответственно появляется очевидный путь к снижению размерности. Кроме того, для стартап-а (модное словечко означающее компанию-новичка) эта поляна с минимально возможной конкуренцией, гораздо более выгодна, чем, например, размерность 200 и более кресел, где играют фактически государственные гиганты Boeing и Airbus.

Но и здесь есть техническая дилемма, ведь уменьшая размерность мы автоматически ухудшаем аэродинамику. Уменьшаются местные числа Рейнольдса, что является прямым ударом по аэродинамическому качеству, т.к. уменьшается зона т.н. ламинарного обтекания поверхности. Например, на машинах нашего класса предельно достижимое аэродинамическое качество – 16,5…17.0. Но вот если такой самолёт растянуть, допустим, в два раза, это цифра сразу станет больше 18, только за счёт размерности. Поэтому мы и должны были пролезть в «игольное ушко» оптимизации крыла, о чём я говорил в начале нашего разговора.

Итак мы уменьшили размерность машины, в результате мы, очевидно, выиграли в весе, мы выиграли в стоимости обслуживания машины, за счёт того, что взяли более дешёвые двигатели и имеем меньший взлётный вес, но при этом мы имеем аэродинамическое качество близкое к А-320. В результате получили самолёт, который везет 100% загрузку, там, где даже А-319 повезет только 70%. Как я уже отмечал, экономия только на топливе составляет более 10%! А ещё есть экономия на стоимости владения, ТО и аэропортового и аэронавигационного обслуживания. В результате набегает немалый процент…

Чтобы проиллюстрировать данный факт, на западе вместо нашего параметра грамм/ на пассажира/ на км, который в практической экономике использовать невозможно, т.к. это параметр достигает своего минимума около максимума дальности, который разный для всех самолётов, применяется диаграмма Топливо на рейс/Топливо на кресло. По одной оси откладывается расход топлива на рейс (то, что нужно затратить), а по другой – расход этого топлива на кресло. Делается это для фиксированной типовой дальности. Очевидно, чем левее и ниже мы на этой диаграмме находимся, тем лучше самолёт. Так вот, когда мы берем самолёт регионального класса, и сравниваем его со 150…200-местной машиной, то очевидно, что мы (как любой региональник) проигрываем в показателе топливо на кресло, зато по топливу на рейс мы всегда выигрываем! Это прямое указание авиакомпании, летающей по расписанию, что при падении пассажиропотока на линии надо переходить на самолёты меньшей размерности, чтобы как минимум, не нести убытков.

Вот почему в этот сегмент рынка в 90-е годы ринулись сначала Бомбардье, который, почуяв запах денег, растянул свой бизнес-джет и сделал сначала 50-местную, затем 70-ти и 90-местные машины, потом туда же прыгнул Эмбраер, сделав своё семейство E-Jet. При этом Эмбраер очень правильно ухватил идею, что потребитель ждет специализированный 70…100-местный самолёт. Не растягивать бизнес машину, как это сделал Бомбардье, и не обрезать магистральные самолёты, как в то же время сделали Боинг и Airbus со своими машинами. Коротыши оказались нерентабельны.

Вот почему в эту нишу пошли и мы. Не забывайте, что наш проект коммерческий с самого начала и внебюджетное финансирование до сих пор является основным, что бы об этом не кричали наши «доброжелатели». Играть на равных с Boeing и Airbus можно только при мощной гос.поддержке, которую сейчас оказывают Иркуту по проекту МС-21.

Единственное, что не сделал Ембраер, это размер фюзеляжа, они всё-таки психологически шли снизу, от своих маленьких региональных самолётов семейства ERJ-135…145. Для E-Jet они выбрали размерность 2+2, а это хоть и больше, чем CRJ но всё-таки, всё еще довольно маленький размер. На этом мы сейчас и сыграли. Когда мы закладывали размеры своего самолёта, мы уже знали размерность Ембраера, и мы исходили из того, что наш самолёт должен превосходить EMB-190 в первую очередь по комфорту. Таким образом, чтобы пассажир транзитного рейса, заходя в наш самолёт, чувствовал тот же уровень комфорта, что и на А320 или В737.

Уровень комфорта

Что можно почувствовать, собственным телом войдя в салон?

Это в первую очередь наличие пространства для пассажира, сравнимого с магистральным самолётом, высота в проходе, ширина прохода, ширина кресла, шаг между креслами, высота, ширина и глубина багажной полки. Подчеркиваю, не объёма полки, а именно высота, ширина и глубина.

В результате, сейчас, когда Вы и Ваши коллеги, заходили в самолёт, чувствуете ли Вы разницу по сравнению с А320? Нет.

И пассажиры АЭРОФЛОТА тоже отмечают это. Но особенно это отмечают европейцы, и прочие люди, которые в отличие от нас с вами много летают на CRJ и EMB. Вы знаете, например, что в CRJ ручной багаж, который Вы только что везли в полке на А320 или В737, сдаётся перед входом в самолёт и укладывается в передний багажник? А это единственный способ, в салоне для этой клади места нет.

Как небольшое дополнение. Как-то летел в Париж с промежуточной пересадкой в Цюрихе и обратил внимание, что европейцы, без зазрения совести, тащат свои чемоданы в салон и запихивают их на багажные полки, если вдруг чего-то не влазит, то бортпроводницы помогают пристроить в салоне. И это вроде как в порядке вещей. Летел Свисами.

SSJ-130

Имея в эконом классе, с шагом кресел 29” 103…105 мест, зачем выходить на 130-местную машину, может нужно идти дальше, например к 150-местной машине?

Зачем нужна 130-местная машина? Дело в том, что рынок авиационных перевозок имеет несколько центров тяжести. После того как был шок с ростом нефти, и центр тяжести перевозок на региональных маршрутах раздробился, таких центров по факту два. Один находится в районе 50 мест, и он плотно захвачен турбопропами и маленькими реактивными машинами типа CRJ200, CRJ700, другой уходит в размерность 100-120 пассажиров. Кроме того, при существующем уровне рентабельности перевозок для авиакомпании важно всегда поддерживать высокий процент заполняемости кресел на оптимизированных для этого размера самолётах. Выбранный нами диаметр фюзеляжа позволяет сравнительно легко и быстро сделать 130-местную машину, которая восполнит пробел в нашем семействе, образовавшийся после отказа от 60-ти и 75-местной машины. 130-ка получается не только комфортная и лёгкая машина, но, что отрадно для нас, аэродинамиков, за счёт крыла большего размера возвращает нас в тип узкофюзеляжных самолётов. Благодаря этому, на такой компоновке мы планируем иметь аэродинамическое качество, ну никак не меньше 18. А это даёт нам очень хороший выигрыш по экономике даже без учета новых, перспективных двигателей! Важно и то, что эта машина, становясь конкурентом младших членов семейства Б-737 и А-320, по-прежнему не является конкурентом Боинга и Эйрбаса в их основном сегменте, 180-200 местные и широкофюзеляжные машины.

Система дистанционного управления

Отдельной темы разговора заслуживает наша система дистанционного управления, вобравшая в себя опыт практически всей нашей авиационной промышленности, включая даже «Буран».

Меняется крыло, меняется оперение, а вот начинка тоже меняется?

Наша начинка, это самое интересное в самолёте. «Труба», т.е. планер это самое дешёвое, что в нём есть. Но планер и должен быть дешевым, потому, что в нём интеллектуальная составляющая не очень большая. Ведь разработка методов проектирования планера, в том числе аэродинамики, во многом уже осталась в прошлом. Современные конструкции разрабатываются с использованием уже существующих, высокоэффективных методов проектирования. А вот контроллеры (общее число их где-то в районе 15-20 штук), управляющие системами самолёта, которые были разработаны в ходе проектирования, создавались зачастую с базового, или даже нулевого уровня. Но и это не главное.

Весь СОФТ для управления этой электроникой написан, фактически, нами. Вся логика управления написана нами. Эта интеллектуальная собственность, которая появилась в ходе создания самолёта.

Моя отдельная гордость – это законы управления СДУ, написанные Дирекцией аэродинамики совместно со специалистами НИО-15 ЦАГИ, про которые надо будет рассказать отдельно. И вот эта логика, принципы управления и взаимодействия, действительно стоят ОЧЕНЬ больших денег и ОЧЕНЬ большого труда. Так вот когда мы переходим на новую машину, меняя крыло, оперение, что-то в фюзеляже и оставляя без изменения бортовую электронику, мы очень здорово экономим и деньги, и время.

Мы сегодня, я имею в виду авиастроение, по факту пришли к тому же, что в автомобилестроении называется платформой. Заметьте, что последние тридцать лет автомобилестроители меняют модели на конвейере каждые несколько лет. Но реально это перелицовка одной и той же базовой части автомобиля – платформы, которая меняется гораздо реже. Раз в десять лет в среднем. Так вот и для самолётов уже тоже сформировано понятие платформы. Это то, на разработку чего тратится максимум сил, средств и времени. Очень важно эту платформу иметь и зафиксировать.

Первыми, конечно, это сделал Боинг со своим 737-м семейством. Они ухватили эту идею и растиражировали. Далее эту идею начали использовать все производители. Причём заметьте, что самолёты одного семейства могут отличаться по конструкции планера очень серьезно! Но есть некие «общие точки», которые едины для всех самолётов семейства.

Это и есть платформа. Как правило – это БРЭО + КАБИНА экипажа. А еще принципы ТО и логистической поддержки и многое другое…

Таким же путём собираемся пойти и мы. У нас есть платформа. Кстати очень даже неплохая, во многом превосходящая даже уровень магистральных самолётов. За что мы и «поплатились» в эксплуатации. Экипажи того же АЭРОФЛОТА упорно сравнивают наш самолёт с А320, совершенно забывая, что RRJ в ДВА РАЗА меньше и во столько же раз дешевле! Но они не видят принципиальной разницы и требуют аналогичный уровень во всём. Поэтому мы воспринимаем их критику конструктивно, часто с благодарностью и даже в каком-то смысле, как комплимент.

Итак, платформой мы называем наш комплекс БРЭО и КАБИНУ. И они у нас уже есть. А новое крыло, оперение и механику теперь можно сделать за достаточно короткое время и с меньшими рисками.

Законы управления СДУ

Теперь, как и обещал, немного расскажу про законы управления СДУ (Системы дистанционного управления) и про саму систему тоже. Наверное, все уже знают главный «рекламный слоган» нашей СДУ. Первая в мире полностью дистанционная, без механического резервирования система, да еще и с боковыми ручками в качестве основного рычага управления. Спросите, как мы дошли до жизни такой? В далеком теперь 2004 году у нас проходил третий сбор консультативного совета с авиакомпаниями, на который приезжали такие гиганты как Air Franc, KLM (тогда еще порознь), Lufthansa, Delta, и др. На этот сбор мы представили идеологию кабины экипажа максимально унифицированной с В737 – как нам тогда казалось – эталоном, бестселлером ближнемагистрального рынка. Соответственно и СДУ была примитивной заменой прямых механических связей с демферами по трем каналам и минимальной оптимизацией характеристики по режимам полёта. Гранды мирового авиационного бизнеса встретили эту идею с прохладцей, сказав, что новый самолёт должен быть ориентирован на перспективу (как бы сейчас сказали – на инновацию) и наиболее перспективной является идеология защищенного самолёта, используемая Airbus на семействе А320. Нельзя сказать, что эта идея была нам чужда. Всё-таки и на истребителях, и на Ту-204 уже применялись алгоритмы автоматического ограничения выхода за пределы эксплуатационной области, т.е. необходимая база у нас в стране имелась. Кроме того, еще в 80-е годы в ЛИИ проводились испытания перспективной боковой ручки на ЛЛ Ту-154 №317, и даже была идея поставить её на Ту-204 (к сожалению, зарубленная на корню на верхнем уровне руководства МГА). Да и наш поставщик LLI (Liebherr Lindenberg) выражал полную готовность обеспечить нам необходимый уровень быстродействия и резервирования вычислительной и исполнительной части СДУ, достаточный, чтобы реализовать полный комплект алгоритмов. Так что база была, и неплохая.

И мы взялись за это дело. Скажу честно, работа была трудная, но увлекательная. Что-то мы взяли у ЦАГИ (базовую интегральную часть), что-то подсмотрели у А320 и много чего создали сами. Для этого мы активнейшим образом использовали моделирующие стенды, начиная от простейшего, на базе ПК и игровых джойстика и педалей (они до сих пор лежат у меня в шкафу), и заканчивая сложнейшим подвижным стендом ЦАГИ ПСПК-102, который был построен ещё в СССР по программе Буран, а теперь используется для решения практически всех задач, требующих качественного полномасштабного моделирования. Замечу, что этот стенд использует даже Boeing, несмотря на свою собственную, весьма солидную стендовую базу.

Что же у нас получилось в результате?

Наша СДУ решает следующие задачи:
Снижает загрузку летчика за счёт:

• Автоматической балансировки по каналам тангажа и крена при освобожденном управлении.
• Оптимизации характеристик управляемости по режимам полёта, с учетом положения механизации крыла, скорости, числа М полёта и положения центровки

Обеспечивает защиту от попадания в сложное пространственное положение за счёт

• ограничения углов крена и тангажа, с возвратом самолёта в пределы основной эксплуатационной области по этим параметрам при брошенном управлении;

Обеспечивает защиту от попадания на режимы сваливания с критической потерей скорости за счёт

• ограничения углов атаки, тангажа и крена,
• запрета на уборку механизации крыла на недопустимо малых скоростях полёта;

Обеспечивает защиту от разрушения конструкции за счёт

• ограничения приборной скорости и числа М полёта, причём с учётом положения механизации крыла
• ограничения максимальной нормальной перегрузки с учётом конфигурации механизации крыла
• автоматической корректировки положения механизации крыла
• автоматического ограничения углов отклонения рулей в зависимости от приборной скорости и числа М полёта
• автоматического ограничения угла тангажа при взлёте;

Обеспечивает защиту от потери возможности маневрировать на малых скоростях и высотах за счёт:

• Автоматического увеличения тяги двигателей до взлётной на режимах с критической потерей полной энергии самолёта (напоминаю, что полная энергия это сумма кинетической и потенциальной энергий);
• Автоматического выпуска механизации крыла в положение «1» (фактически предкрылков) при потере скорости ниже заданного порога.

И всё это работает даже при отказе двух гидросистем или при переходе на питание от резервного источника электропитания (RAT или по-русски – ветряк). Такого набора функций достаточно, чтобы предотвратить катастрофы типа тех, что произошли с А320 под Сочи, с В737 под Пермью, с Ту-154 под Иркутском и под Донецком, с ATR42 под Тюменью и многие другие, сопряжённые с попаданием в СПП (сложное пространственное положение), сваливание, критическая потеря высоты на маневре.

А куда пошли первоначально разработанные, примитивные алгоритмы под штурвальное управление?

Они перешли в минимальный, резервный режим. Благодаря им и хорошим собственным характеристикам устойчивости самолёта, в «DIRECT MODE» наш RRJ напоминает старый добрый Ту-134. Не открою тайны, когда скажу, что в этом режиме мы не только спокойно подняли самолёт в воздух, но и отлетали на нём более трех месяцев испытательных полётов, если брать в сумме за всю программу. Кстати, некоторым нашим летчикам «DIRECT MODE» нравится даже больше чем «NORMAL», т.к. в этом случае самолёт никак не ограничивает летчика, а пилотажные характеристики отличаются мало. И, кстати говоря, это тоже большое достижение, т.к., например, на тех же A320 переход в «DIRECT MODE» лётчикам в ходе обучения показывают только на тренажёре и только в полёте, а мы можем выполнять в «DIRECT MODE» весь полёт, и самолёт при этом по прежнему доступен лётчику среднего уровня подготовки.

Так что по пилотажным характеристикам наш джет действительно супер! И особенно важно то, что эта его «начинка» полностью принадлежит ГСС.

Теперь немного о железе. Поскольку СДУ проектировалось без мех. резерва, то требования по надёжности были заложены ого-го какие! За это мы должны поблагодарить АР МАК, совершенно откровенно говорю. Но при этом машина проектировалась под заданную стоимость, т.е. надо было сделать «дёшево и мило» что вроде бы невозможно, но русский творческий подход в сплаве с немецкой скрупулёзностью, как оказалось, может творить чудеса, достойные памяти Левши, блоху подковавшего. Не буду вдаваться в совсем уже дебри, просто скажу, что с учётом цены/качества современных вычислителей, на борту фактически раскинута двухуровневая сетевая структура, с таким количеством «узлов» - компьютеров, что говорить о резервировании в традиционном подходе по-канально уже невозможно.

Что бы «вырубить» такую систему, надо уничтожить более 70% компьютеров, что, учитывая их разнородность по железу и софту, практически невозможно. При этом, как я уже сказал, за счёт развития технологии в сегменте микроэлектроники разработка такого количества вычислителей обошлась сравнительно дешево и, несмотря на то, что в нашей СДУ количество вычислителей больше, чем у A320, стоимость комплекта СДУ ниже, при более высокой надёжности.

Кроме того, эта структура даёт очень большое повышение операционной гибкости за счёт учета неработающих блоков в MMEL. Например, вылет по расписанию у нас возможен⁴ при любом отказавшем вычислителе верхнего уровня и трёх отказавших вычислителях нижнего уровня. Мы допускаем при этом отказ четырёх приводов, при условии, что на каждом руле высоты и руле направления остаётся по одному работающему приводу. Вылет для перегона возможен при одном работающем вычислителе верхнего уровня и ещё большем количестве неработающего оборудования на «нижнем этаже». Но скажу откровенно, за весь период испытаний мы так и не воспользовались этой возможностью, т.к. отказов в СДУ не было по причине отказов оборудования. Немецкое качество, однако! Кстати, наша СДУ, так же как и другие контроллеры на борту, испытана не только на обрывы проводов, но и на короткие замыкания, а так же на HIRF и ЭМС. Объем испытаний, беспрецедентный для советских и российских самолётов, полностью подтвердил правильность заложенных решений на уровне архитектуры системы. Критических точек СДУ RRJ не имеет. Эта интеллектуальная собственность является нашей общей с LLI, т.к. разработка архитектуры велась совместно.

Эпилог

Наверное, этого уже более чем достаточно для такой короткой встречи. Поверьте, мне есть еще чего рассказать и о нашем проекте и о нашем замечательном коллективе, в котором собрались специалисты практически со всей нашей авиастроительной отрасли. У нас работают люди не только, и даже не столько с Сухого. Здесь собрались люди и от Ильюшина, и от Туполева, и от Микояна (я сам оттуда), и от Яковлева. Например, наш скромный коллектив аэродинамиков объединил в себе специалистов из ЦАГИ, из «Молнии», из Ильюшина и даже с Эмбраера… Кроме того, у нас замечательная молодёжь, которая за эти годы превратилась в специалистов мирового уровня, готовых на равных работать с Boeing и Airbus, уверенно доказывать правильность своих решений не только АР МАК но и EASA, а перспективе и FAA.

Поэтому, несмотря на то, что наш труд нельзя назвать лёгким, я с оптимизмом смотрю в будущее и верю, в то, что наш первый проект станет зачинателем целой линейки самолётов, которые действительно возродят нашу авиационную отрасль и выведут её на качественно новый уровень!

Большое спасибо за Ваши вопросы, Владимир. Очень приятно было пообщаться.

Sadif: Мне хочется ВЫРАЗИТЬ Вам благодарность за внимание, которое Вы уделили для ответов на вопросы, волнующие любителей авиации. Ведь при подготовке данного интервью Вы всё-таки достаточно много личного времени потратили, чтобы исправить те нескладухи, которые я допускал при подготовке материала.

Поэтому хотел бы выразить благодарность конструкторам и инженерам- испытателям Александру Викторовичу Долотовскому, Игорю Николаевичу Подорванову, Игорю Александровичу Соболеву за терпение к моим бестолковым вопросам и за то время, которое мне уделили и надеюсь еще смогу у них оторвать кусочек.

Одним словом, обыкновенным нашим инженерам, которые далают свою работу несмотря ни на что.

 

Теперь немного о железе. Поскольку СДУ проектировалось без мех. резерва, то требования по надёжности были заложены ого-го какие! За это мы должны поблагодарить АР МАК, совершенно откровенно говорю. Но при этом машина проектировалась под заданную стоимость, т.е. надо было сделать «дёшево и мило» что вроде бы невозможно, но русский творческий подход в сплаве с немецкой скрупулёзностью, как оказалось, может творить чудеса, достойные памяти Левши, блоху подковавшего. Не буду вдаваться в совсем уже дебри, просто скажу, что с учётом цены/качества современных вычислителей, на борту фактически раскинута двухуровневая сетевая структура, с таким количеством «узлов» - компьютеров, что говорить о резервировании в традиционном подходе по-канально уже невозможно.

Валерий Попов: От себя добавлю, что в результате получилось. При сертификации в EASA их эксперты  уделяли большое внимание отказам, влияющим на прочность. При этом работали они достаточно просто - сравнивали перечень отказов А-320 с нашим, когда находили расхождения спрашивали - почему на А-320 есть, например, отказ вида самопоизвольного отклонения более, чем одного органа управления, а у вас нет? В ответ мы им показывали вероятности отказов порядка 1Е-20 или 1Е-23! Иногда они просто не верили и требовали проводить анализы, несмотря на то, что вероятность отказа была ниже 1Е-9.  

 

Полное интервью: http://superjet.wikidot.com/wiki:dolotovsky

Хочешь всегда знать и никогда не пропускать лучшие новости о развитии России? У проекта «Сделано у нас» есть Телеграм-канал @sdelanounas_ru. Подпишись, и у тебя всегда будет повод для гордости за Россию.