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 носит 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.