Синтез вариантов ВК осуществляется на единой методической основе для широкого класса конструктивно-аэродинамических схем и типов силовых установок, различных вариантов комплексов БРЭО, вооружения и средств защиты. Он производится путем математического моделирования компоновки вариантов ВК и последующего совместного расчета технико-экономических характеристик (аэродинамических, массовых, геометрических, летных, стоимостных) с одновременной оптимизацией основных технических параметров ЛА (а для винтокрылов — и оптимизацией управления несущими винтами на основных режимах полета). По результатам исследований получается множество субоптимальных альтернативных вариантов ВК, имеющих заданную совокупность ТТХ. Последующее исследование этих вариантов на моделях, сравнительная оценка их эффективности и затрат позволяют выбрать варианты с оптимальными (рациональными) ТТХ, а на основе полученных результатов сформулировать требования в ТТЗ на ВК.
Методическая база по синтезу вариантов вертолетных комплексов под заданные ТТХ с помощью ЭВМ создавалась, совершенствовалась и развивалась в 30 ЦНИИ МО РФ на всем протяжении деятельности института, в течение почти 50 лет. Было разработано пять версий методик синтеза ВК различного назначения. Доклад по первой версии методики синтеза транспортно-десантных вертолетов с широкой иллюстрацией ее возможностей был сделан автором еще в 1965 году на Всесоюзной научно-технической конференции по вертолетам в ЦАГИ. Последняя версия программы синтеза вариантов ВК различного назначения (боевых, транспортно-десантных, многоцелевых) разработана автором в последние годы в среде Delphi-7 и широко апробирована при решении разнообразных задач.
В 30 ЦНИИ МО РФ разработаны крупномасштабные многофакторные параметрические модели боевого функционирования ВК, позволяющие в сравнительно короткие сроки выполнять объемные расчеты по оценке эффективности вариантов предлагаемых комплексов, решать задачи по выбору наилучших ТТХ, проводить комплексную сравнительную оценку конкурирующих вариантов ВК различного назначения.
Ми-28Н
Интегральная оценка семейства рассматриваемых вариантов ВК и формирование их приоритетного ряда по совокупности показателей проводятся с использованием системы поддержки принятия решений (СППР), разработанной в 30 ЦНИИ МО РФ.
Система поддержки принятия решений — это комплекс методик и программ, предназначенный для решения задачи по выбору рационального варианта из исходного множества альтернатив с учетом неопределенности и многокритериальности. Выбор варианта ВК проводится в диалоговом режиме на ПЭВМ. Главное отличие данной СППР от других систем подобного типа заключается в использовании совокупности методов теории принятия решения, построенных на различных принципах, с использованием различной (по объему и структуре) исходной информации. Такой подход существенно расширяет возможности СППР и повышает достоверность принимаемых решений. Программа проводит оценку показателей сравниваемых объектов, в процессе которой с помощью ряда методов корреляционного анализа осуществляется также оценка степени взаимосвязи показателей. По результатам анализа исследователь может оставить для дальнейшей работы только наиболее важные показатели без значительной потери точности описания альтернатив.
В режиме «Учет относительной важности показателей» можно задавать значения коэффициентов относительной важности показателей или определять их с помощью процедуры, реализующей метод анализа иерархий. Разработана экспертная система логического выбора методов принятия решений, которая позволяет выбирать наиболее целесообразные из них в зависимости от характера решаемой задачи, количества альтернатив, вида используемой информации и др. По результатам расчета все альтернативы объектов исследования ранжируются по каждому методу, затем производится осреднение результатов (рис. 2).
Сравнительная оценка альтернативных вариантов ВК и выбор из конкурирующих вариантов наилучшего проводится на основе всестороннего качественно-количественного анализа проектов по основным направлениям. По каждому направлению разработана частная методика оценки, на основе которой вычисляются необходимые показатели и характеристики. При этом, исходя из особенностей решаемой задачи (неопределенность, недостаточность, а иногда и отсутствие необходимой информации, отсутствие формализованных зависимостей между характеристиками и показателями и др.), некоторые количественные оценки, например, показателей, характеризующих «качество» кооперации, реализуемости проектов и другие, приходится выполнять экспериментальным путем. Такой подход позволяет учесть при сравнении различные свойства альтернативных вариантов с тем, чтобы окончательные решения принимать с учетом всей качественно-количественной информации.
В заключение необходимо отметить, что основные методические разработки, выполненные в 30 ЦНИИ МО РФ, выходят на уровень кандидатских диссертаций, а некоторые, например, методология поэтапного создания ВК, методология системной оценки эффективности ВК различного назначения — на уровень докторских диссертаций.
На помощь приходит «Зебра»
Ка-32А1
В отличие от самолета, вертолет имеет еще один «лишний» канал управления — систему шаг-газ (управление частотой вращения несущего винта). Автоматика современных вертолетов и система шаг-газ обеспечивают поддержание частоты вращения НВ в допустимых пределах только при нормальной работе двигателей и на неманевренных режимах полета. При отказе, приводящем к потере мощности двигателя, летчик должен уменьшить общий шаг для предотвращения падения частоты вращения винта ниже допустимого значения. Справиться с этой задачей он может только при наличии так называемого времени невмешательства, необходимого на распознавание отказа и вмешательство в управление.
После проведения государственных испытаний Ка-27 (последнего соосного вертолета, разработанного под руководством Н.И. Камова) заказчик вертолета потребовал увеличения времени невмешательства на взлетном режиме работы при отказе одного двигателя. Понятно почему: Ка-27 значительное время работает на взлетном режиме, на котором увеличение времени невмешательства в управление при отказе одного двигателя является весьма актуальным.
В соответствии с выдвинутыми требованиями были проведены расчеты, стендовые и летные испытания, позволяющие увеличить время невмешательства за счет уменьшения величины минимально допустимой частоты вращения несущего винта; улучшения системы сигнализации с целью более быстрого распознавания отказа двигателя; создания автоматической системы, обеспечивающей требуемое уменьшение общего шага при отказе двигателя.
Расчеты проводились ЛИИ им. М.М. Громова совместно с фирмой Н.И. Камова и базировались на исследовании некоторых вопросов динамики полета вертолета при отказах двигателей, проведенном ранее автором этой статьи. Результаты этого исследования позволяют определить по относительной располагаемой мощности после отказа двигателя относительную величину минимальных оборотов винта при условии невмешательства в управление общим шагом. Для вертолета Ка-27 при отказе одного двигателя на взлетном режиме минимальные обороты винта составляют 71,5 % (минимально допустимое значение — 76,5 %).
При отказе одного двигателя на номинальном режиме работы другой двигатель сравнительно быстро увеличивает мощность до взлетного значения 78 % по тахометру. Так как значения минимальных оборотов винта получаются больше допустимых, никакой проблемы со временем невмешательства в управление не возникает.