Конгресс молодых учёных: заведующий кафедрой МАИ рассказал о работах университета по СПС

Фундаментальные вопросы создания российского сверхзвукового пассажирского самолёта (СПС) нового поколения стали темой дискуссии «Перспективные авиационные технологии: интеграция науки и промышленности», которая состоялась 1 декабря в рамках II Конгресса молодых учёных в Парке науки и искусства «Сириус».

Модератором дискуссии стал генеральный директор Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н. Е. Жуковского, руководитель Научного центра мирового уровня «Сверхзвук» Кирилл Сыпало. В обсуждении приняли участие научный руководитель ФАУ «ЦАГИ» Сергей Чернышёв, руководители лабораторий НЦМУ «Сверхзвук»: начальник отделения ФАУ «ЦАГИ» Виктор Копьёв; научный руководитель Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения РАН Валерий Матвеенко; заместитель генерального директора по науке Центрального института авиационного моторостроения имени П. И. Баранова Александр Ланшин; заведующий кафедрой 106 «Динамика и управление полётом» МАИ Александр Ефремов и другие.

Участниками были рассмотрены ключевые технологии, необходимые для создания СПС. Это технологическое обеспечение низкого уровня звукового удара и шума в зоне аэропорта, обеспечение высокой аэродинамической эффективности, разработка системы технического зрения (искусственной визуализации закабинного пространства), создание силовой установки изменяемого цикла, бионическая конструкция из композиционных материалов и искусственный интеллект на борту.

Профессор Александр Ефремов рассказал о направлениях и результатах исследований лаборатории «Искусственный интеллект и безопасность полётов» НЦМУ «Сверхзвук», руководителем которой он является. В работе участвуют четыре организации: ЦАГИ, МАИ, МГУ им. Ломоносова и ГосНИИАС.

— Направления работы лаборатории определяются двумя вызовами: это повышение безопасности полёта и снижение уровня шума. Лаборатория занимается разработкой комплексных систем автоматического ручного управления, созданием перспективных интерфейсов в кабине самолёта, разработкой совокупности интеллектуальных систем поддержки экипажа в опасных ситуациях, созданием стендовой базы для полунатурного моделирования, формированием четырёхмерных оптимальных траекторий сверхзвукового самолёта, которые позволяют снизить звуковой удар и одновременно адаптированы к перспективной системе управления воздушным движением. Наконец, ещё одно направление — разработка подсистем отказобезопасности и кибербезопасности, — перечислил Александр Ефремов.
Как отметил руководитель лаборатории, были проведены исследования характеристик устойчивости и управляемости перспективного летательного аппарата, выявлен ряд проблем и разработана система критериев для дальнейшего выбора оптимальных параметров проектирования.

Также специалисты лаборатории рассмотрели альтернативные варианты построения системы управления, которые позволят эффективно бороться и с атмосферной турбулентностью, и с возможными отказами в исполнительной или сенсорной части.

— Мы исследовали два варианта интеллектуального управления СПС: первое — это адаптивное управление на основе обучения с подкреплением и нейронных сетей, второе — адаптивная система на базе нелинейной динамической инверсии с онлайн-идентификацией модели движения летательного аппарата, — сообщил Александр Ефремов. — Мы уже протестировали и то, и другое и видим высокую эффективность таких алгоритмов.
Профессор подробно остановился на уникальной разработке МАИ — прогнозном дисплее, который позволит повысить безопасность управления воздушным судном при использовании «слепой» кабины пилота.

— Мы провели испытания на пилотажном стенде и в условиях сильной атмосферной турбулентности, при сдвиге ветра, попадании самолёта в спутный след наблюдаем существенное улучшение качества пилотирования, снижение загрузки лётчика, — подчеркнул он.
Специалисты МАИ выполняют работы в четырёх из пяти лабораторий НЦМУ «Сверхзвук». В число задач МАИ входят оптимизация аэродинамического облика воздушного судна, разработка методов снижения звукового удара, вредных выбросов, акустических нагрузок, моделирование поведения конструкции планера, проектирование адаптивной системы управления и другие.