Современный летательный аппарат – большая техническая система

Современный летательный аппарат перемещается в околоземном пространстве благодаря крыльям (системе крыльев), оперению, двигателю, пилотажно-авиационному оборудованию и управлению. Только объединение этих подсистем образовало систему, способную летать.

Изолированно ни одна из частей летать не может, а вместе они обла­дают устойчивостью, управляемостью и легкоподъемностью. Таким об­разом, летательный аппарат - самолет с самого начала представлял собой систему, требовавшую системного подхода для решения задач, возникших при ее создании.

Создание современного летательного аппарата является результа­том коллективного творчества и труда авиационного конструкторского бюро. Как правило, сокращенно их называют КБ, ОКБ - опытно-конструкторское бюро. Авиационное КБ строится по бригадному прин­ципу, так как коллектив его разбит на подразделения - отделы и бригады, отвечающие за проектирование отдельных агрегатов. Напри­мер, бригады крыла, шасси, фюзеляжа специализированы на проектиро­вании крыла, шасси, фюзеляжа каждого самолета, создаваемого в ОКБ. Отдел летных испытаний проверяет каждый самолет в летных условиях и предъявляет его заказчику.

Руководители отделов, бригад, как правило, стремятся обеспе­чить развитие своих направлений. Однако для успешного функциониро­вания всех элементов системы необходимо гармоничное сочетание всех положительных качеств. Правильное сочетание всех достижений отделов и бригад, т.е. согласованный оптимум, обеспечивает генеральный кон­структор. Он должен, зачастую на основе интуиции, наметить пробле­му и сформулировать исходную концепцию, а затем четко реализовать ее. Генеральный конструктор обладает правом принятия окончатель­ного решения. Таким образом, можно отметить, что ОКБ имеет четкую иерархическую организацию.

По мере увеличения скорости и высоты полета существенно изме­нились первоначальные элементы самолета. Для увеличения подъемной силы и обеспечения безопасной посадки на крыле потребовалось раз­местить ряд выдвижных устройств: щитки, предкрылки, закрылки, интерцепторы. В полете эти элементы убирались, а при взлете и посад­ке устанавливались в рабочем положении. Для уборки и выпуска этих устройств были разработаны и установлены на крыле механический, пневмо- и гидроприводы. Таким образом, крыло само из элемента превратилось в систему.

Отклонение рулей и элеронов на больших скоростях потребовало введения специальных гидроусилителей, а следовательно, дополни­тельных гидросистем. Необходимость сокращения длины пробега при взлете и посадке потребовала введения мощных колесных тормозов, убирающихся тормозных щитков на фюзеляже и крыльях, парашюта, вы­пускаемого за хвостом самолета, и, наконец, введения реверса, изме­няющего направление вектора тяги.

Введение этих и множества других устройств, обеспечивающих на­дежность и безопасность полета, привело к резкому росту сложности летательного аппарата.

Опыт создания современных летательных аппаратов показывает, что если в автономном режиме все подсистемы работают эффективно, то это не означает, что в составе системы они будут функциониро­вать также эффективно. Можно утверждать, что свойства системы не равны сумме свойств подсистем.

На настоящей стадии развития авиационной техники повышение ка­честв одних подсистем без изменения свойств других не приводит к улучшению системы в целом. Создание комплекса взаимно согласован­ных подсистем вместо слабо связанных между собой элементов являет­ся единственно возможным и правильным решением проблемы создания летательного аппарата.

Новая концепция - системный подход - может быть тогда успешно реализована, когда она станет понятной каждому члену коллектива ОКБ. Ведь решение общей большой задачи состоит из решения множе­ства мелких, частных задач. За каждой из них стоят индивидуумы, группы, бригады, секторы, отделы. Только использование системного подхода позволяет передать в серийное производство и обеспечить длительную успешную эксплуатацию летательного аппарата при совре­менном уровне развития техники.

В качестве примера рассмотрим небольшой участок функционирова­ния самолета - пробег по земле после касания взлетно-посадочной полосы (ВПП). Тихоходные самолеты довоенного периода летали со скоростью 250-300 км/ч, при этом посадочная скорость не превышала 60-70 км/ч. Остановка самолета осуществлялась за счет выключения двигателя и использования надежных тормозов. Длина пробега состав­ляла на грунтовом аэродроме 200-250 м.

В настоящее время посадочная скорость большого пассажирского самолета типа Ту-154 составляет 220-250 км/ч. Самолет совершает посадку на бетонированную ВПП. При больших скоростях действие тормозов неэффективно, да и дистанция пробега была бы огромна. Кро­ме того, при большой посадочной скорости тормоза сильно перегрева­ются и могут разрушаться или служить источником пожара.

Для эффективного торможения современного пассажирского самоле­та используется определенная система средств: аэродинамические тормоза различного типа, реверс тяги, парашют и колесные тормоза. В качестве аэродинамических тормозов применяются фюзеляжные и крыльевые щитки, которые убираются в полете и выпускаются на по­садке. Щитки увеличивают силу сопротивления и тем самым усиливают торможение. Реверс тяги осуществляется с помощью устройств в вы­ходной части двигателя, они в нужный момент времени поворачивают вектор тяги на 180°. Очевидно, что тормозные устройства необходимо включать в определенной последовательности для того, чтобы пас­сажиры не подвергались перегрузкам, а тормозные устройства не раз­рушались. Условия безопасности полета требуют, чтобы при выходе из строя одной - двух подсистем самолет можно было бы безопасно поса­дить. Все же, чтобы безопасно погасить огромную кинетическую энер­гию, необходимо существенно удлинять ВПП.

Для широкофюзеляжных самолетов, в связи с их огромной массой, достигающей 200 тонна - сил, делают многоколесные шасси. Нормальное функционирование многоколесного, многотележечного шасси, его убор­ка, выпуск и обеспечение надежности представляют собой сложную проблему. Для контроля функционирования шасси необходима подсисте­ма контроля и сигнализация. Таким образом, можно говорить о том, что шасси и подсистемы торможения самолета превратились в высоко­организованную сложную систему, объединяющую множество подсистем, имеющую резервирование управляемую летчиком или ЭВМ. При созда­нии такой системы используются новейшие достижения теоретической науки, материаловедения, экспериментальные исследования.

Можно рассматривать на основе системных концепций воздушный транспорт как единую систему, состоящую из множества взаимодейст­вующих подсистем. Авиационно-наземная надсистема включает в себя постоянно обновляющийся самолето - вертолетный парк различной пассажировместимости и дальности, сеть регулярных авиалиний, аэровокзальные комплексы, взлетно-посадочные устройства, средства дальней и ближней навигаций, системы обеспечения всепогодной по­садки, службу управления воздушным движением, службу эксплуатации и подготовки самолетов к полетам, централизованную систему продажи билетов и т.д. Высокий уровень автоматизации не исключил, а усилил роль человека как важнейшего элемента надсистемы. Летчики, стюардессы, механики, мотористы, руководители полётов, диспетчеры, инженеры, рабочие и представители множества других специальностей составляют базис надсистемы, называемый человеческим фактором.

Для обучения и переподготовки, регулярных инструкторских проверок всей этой армии специалистов имеются учебные и научно-исследовательские институты, школы, учебные центры, курсы.

Вместе с тем авиационно-наземная надсистема не охватывает всей взаимосвязи авиационной техники, поскольку она должна взаимодействовать с нефтяной, радиотехнической, электронной промышленностью, промышленностью средств связи, приборостроением, строительной индустрией.

16