Самолет наизнанку: Как МиГ воспроизводит поведение самолетов на земле
В конце мая 2017 года летчик-испытатель РСК МиГ Михаил Беляев был награжден медалью «Золотая Звезда» и получил звание Героя России за испытания новейшей авиатехники. Эта работа, однако, сопровождается не менее сложным процессом на земле, где все системы новых самолетов проходят испытания на стендах. Корреспондент «Ленты.ру» ознакомился с работой «железной птицы» — полноразмерного стенда системы управления РСК МиГ.
Неофициальное название пришло из США: The full scale iron bird (полноразмерная железная птица) — так за океаном называются наземные стенды, на которых отрабатываются все элементы системы управления самолетом. Аналогичную технологию используют и в России. Полноразмерная — потому что управление и гидрогазовая системы выложены в натуральную величину, как на самолете. Железная — потому что все оборудование размещено на железных фермах. Ну, а птица — потому что действительно может летать благодаря моделирующему комплексу и современным системам визуализации.
У нас в стране ПРСУ — полноразмерный стенд системы управления — создается для каждого типа самолета МиГ. Первый стенд вошел в строй в 1958 году для отработки самолета Е-150. До недавнего времени подобные технологии существовали только у нас, в США и Франции. Теперь их активно используют также Индия и Китай.
Сейчас в инженерном центре РСК «МиГ» в эксплуатации находятся три стенда, воспроизводящие системы самолетов МиГ-АТ, МиГ-29К и МиГ-31. Система управления каждой машины выложена в натуральную величину — с теми же длинами, диаметрами трубопроводов и проводов, раскладкой по фермам стенда, механизмами и агрегатами. Сколько «живет» самолет — столько же «живет» полноразмерный стенд. Все агрегаты — в машине и на ПРСУ — абсолютно одинаковы. Единственная разница в том, что стенд обеспечивает подход к деталям: заказчики могут посмотреть и потрогать самолет изнутри.
Стенд создается с опережением на пару лет. К моменту выпуска самолета работа всех его систем должна быть налажена, и конструкторы должны убедиться, что в машине все работает исправно. Как только становится понятно, как будет скомпонован самолет, создается модель, которая запускается в аэродинамическую трубу: начинаются продувки. Полученные после этого характеристики обрабатываются, создается банк данных. Не всегда «дутая», как называют ее инженеры, аэродинамика соответствует реальной, и окончательные показатели выявляются только на стадии летных испытаний. На основании всех результатов создается «железная птица» и, конечно, сам самолет.
Случается, что в процессе эксплуатации машины появляются вопросы по части систем управления. Их можно решить, проанализировав работу на «птице». В чрезвычайных ситуациях, авариях или катастрофах эксперты также обращаются к ней — для выяснения деталей и выявления неполадок в работе систем. Достаточно задать те же параметры: высота, скорость, положение самолета, что были в момент ЧС — это позволит отследить на стенде причину ошибки системы или пилота.
Когда появились цифровые системы управления, на стендах пришлось применять тренажерные технологии. Инженерам нужно было понять, как работают электронные системы, и не допустить появления программной ошибки в воздухе. Первой цифровой системой управления, которая «полетела» в России, был самолет МиГ-АТ. Вылет состоялся накануне 60-летияОКБ имени А.И.Микояна 7 декабря 1999 года, но в серию самолет не пошел.
В 2000-х годах был создан ПРСУ МиГ-29К. У каждого цилиндра, у каждого привода этого образца самолета есть система загрузки для имитации усилий, создаваемых аэродинамическими силами. Пневматические цилиндры, работающие от баллонов со сжатым газом, обеспечивают шарнирный момент, имитирующий аэродинамическую нагрузку. Так же имитируется момент инерции и трение. Контролирующий работу системы оператор может управлять этими процессами при помощи пультов, оснащенных механизмом включения-выключения и манометром.
Как каждый палубный самолет, МиГ-29К оснащен гаком — крюком, которым он цепляется за тросы финишера при посадке на авианосец. На стендовом образце гак тоже присутствует. Привод руля направления и привод стабилизатора расположены точь-в-точь как на самолете в его киле. Пульты, установленные на ПРСУ, дают возможность испытывать опытный образец на «отказы». В идеале система контроля обнаруживает отказавший элемент и автоматически его отключает. Летчику приходит сообщение об этом. Крыльев и закрылков у стендового образца нет, но весь механизм складывания присутствует. Его работа полностью соответствует действительности благодаря имитации всех весовых характеристик.
Гидравлическая система самолета работает от двух насосов, каждый из которых снабжает энергией свою гидросистему. Насосы приводятся в действие электродвигателями. Отдельно расположены тиристорные электронные ключи, управляющие коммутацией двигателей, что позволяет имитировать их обороты. «Сердце» комплексной системы управления (КСУ), которая отрабатывается на стенде, находится в двух контейнерах: в одном — вычислитель, управляющий непосредственно полетом самолета, в другом — управление рулевыми приводами.
Кабина ПРСУ — это реальная кабина самолета. Летчик садится в настоящее авиакресло, только с разряженными пиропатронами, чтобы исключить случайное катапультирование. Датчики на ручках и педалях передают показания оператору и системе управления.
Моделирующий комплекс позволяет задавать погодные условия, время суток, направление ветра. Можно даже задать качку палубы авианосца. Когда во время имитации полета смотришь на экран, вестибулярный аппарат «обманывается»: кажется, что действительно летишь. Тренажером в привычном понимании ПРСУ не является. Здесь подобные технологии нужны только для отработки систем управления.
Фермы стенда, на которых крепятся все части самолета, отмечены для удобства разным цветом. Элементы системы торможения — красным; все, что находится в центроплане, — серым; все, что в крыле, — зеленым; в двигателе — желтым.
ПРСУ МиГ-31 также соответствует оригиналу. Технологии в этой машине и в МиГ-29К похожи, они различаются в основном математическим обеспечением.
Еще один существенный плюс использования полноразмерного стенда — возможность проверки новых идей без полета реальной машины. Маневры могут быть смоделированы до того, как будут решены проблемы создания реальной системы управления или самолета. Так, многие маневры истребителей с отклоняемым вектором тяги (ОВТ) сначала рождались на стенде, а уже потом выполнялись в воздухе.
