МФТИ завершил разработку программного комплекса по совершенствованию аэродинамики самолетов ГСС

МФТИ завершил разработку программного комплекса по совершенствованию аэродинамики самолетов компании «Гражданские самолеты Сухого». Комплекс решает задачи моделирования аэродинамики самолетов семейства Superjet для оптимизации мест размещения датчиков СВС (системы воздушных сигналов) с учетом полета в условиях обледенения.

 

Работа связана с различными направлениями улучшения системы воздушных сигналов самолетов семейства Superjet и новыми стандартами сертификации, которые были ужесточены в связи с уплотнением воздушного транспортного потока и необходимостью повышения безопасности полетов в условиях обледенения.

 

 Сейчас программный комплекс МФТИ, который получил название «АЭРО-про», готовится к государственной регистрации. В России аналогов таких комплексов нет, зарубежные аналоги недоступны, либо дороги.

 

Лаборатория прикладных вычислительных технологий Факультета аэромеханики и летательной техники МФТИ (МФТИ-Numeca), специализирующаяся в области вычислительной аэродинамики, завершила цикл работ по развитию нового подхода к расчету обтекания пассажирского самолета в условиях обледенения. Работы были начаты по инициативе и при поддержке компании «Гражданские самолеты Сухого» (ГСС).

 

За 5 лет работы лабораторией в тесной кооперации с Центральным аэрогидродинамическим институтом имени Н. Е. Жуковского получены новые результаты в области оптимизации компоновки самолета и его двигателя, методике моделирования аэродинамики несущих винтов (совместно с компанией Numeca International), методам высокого порядка точности. Разработаны программный комплекс моделирования взлетно-посадочных характеристик гражданских самолетов и программный комплекс расчета условий обледенения самолета. Сложность последней задачи заключается в разработке численного метода решения новой системы уравнений. Задача была успешно решена, используемый алгоритм стал победителем по быстродействию и экономичности в рамках конференции International Workshop on High-Order CFD Methods 2013 (Кельн, Германия).

 

Актуальность проблемы обледенения датчиков самолета выросла в 2009 г. после катастрофы самолета Airbus А330 над Атлантическим океаном при выполнении рейса Рио-де-Жанейро – Париж. Расшифровка аварийных регистраторов, проведенная Европейским Бюро Расследований (BEA) показала, что из-за попадания самолета в нерасчетные условия обледенения произошло замерзание всех трех приемников датчиков полного давления (трубок Пито), что в свою очередь привело к полной потере информации о воздушной скорости полета, с последующим отключением автопилота. Эта череда отказов, усугубленная ошибками экипажа, привела самолет в режим сваливания и штопора, закончившегося катастрофой. После расследования Европейское Агентство по Безопасности в Авиации (EASA)разработало ряд рекомендаций по ужесточению требований по сертификации приемников Системы воздушных сигналов (СВС) для полетов в условиях тяжелого обледенения, включая попадание в облако ледяных кристаллов.

 

Следуя требованиям авиационных властей, «Гражданские самолеты Сухого» уточнило программу сертификации самолета RRJ-95 (Sukhoi Superjet 100, SSJ-100) в части полетов в условиях обледенения и для моделирования расчетных условий для датчиков СВС обратилось к лаборатории ПВТ МФТИ. 

 

Перед лабораторией была поставлена задача анализа мест размещения датчиков приемников воздушных сигналов и расчета влияния погрешностей их установки на показания высоты. Для ее решения, в ходе совместной работы была построена трехмерная имитационная модель обтекания носовой части самолета SSJ-100, на основании которой специалисты АО «ГСС» уточнили расчетные условия обледенения в местах расположения датчиков, которые были использованы для проектирования противообледенительной системы датчиков СВС и проведения соответствующих испытаний на стендах искусственных условий обледенения для демонстрации надежной работы противообледенительной системы самолета SSJ-100 сертификационным властям России (АР МАК) и Европейского Союза (EASA). Результат этой работы очень важен для обеспечения безопасности полетов самолетов SSJ-100, особенно с учетом особенностей эксплуатации в России, где условия обледенения являются нормой, а не исключением. На сегодняшний день SSJ-100 первым в классе узкофюзеляжных самолетов прошел более жесткие требования сертификационных властей к полету в условиях тяжелого обледенения.

 

Руководитель лаборатории к.ф.-м.н. Иван Воронич: «Только благодаря сочетанию высокого научного уровня сотрудников лаборатории и большого опыта сотрудников АО «ГСС» удалось разработать и довести до логического завершения практически важный проект, имеющий хорошие перспективы применительно к новым самолетам, разработка которых уже начата».

 

«Это уникальная работа предельного уровня сложности и нам есть, чем гордиться» - подчеркнул заведующий кафедрой компьютерного моделирования, главный научный сотрудник лаборатории, доктор технических наук Сергей Босняков.

 

«Мы гордимся тем, что в создании и сертификации нашего продукта принимают участие российские ученые мирового уровня, готовые решать сложные технические задачи, используя нестандартные подходы и разрабатывающие для этого новые программные продукты в короткие сроки и за разумные средства. МФТИ совместно с ЦАГИ демонстрируют всему миру высокий уровень российской школы вычислительной аэродинамики. Качество выполненной работы высоко оценили эксперты сертификационных властей АР МАК и EASA», - отметил заместитель Главного конструктора АО «ГСС» по аэродинамике Александр Долотовский.