Оценка безопасности до взлёта: проект аспиранта МАИ удостоен гранта

В августе этого года Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ) выделил гранты в размере 1,2 млн рублей на реализацию 13 проектов молодых учёных Московского авиационного института. Отбор проводился в рамках конкурса фундаментальных научных исследований «Аспиранты». Одним из его победителей стал аспирант кафедры 703 «Системное проектирование авиакомплексов» института № 7 «Робототехнические и интеллектуальные системы» Артём Савельев.

Высокую оценку экспертов получил проект «Применение модельно-ориентированного подхода к оценке безопасности гражданских воздушных судов на примере комплекса бортового оборудования», над которым Артём Савельев работает под руководством заведующего кафедрой 703 Евгения Неретина. Молодой учёный поделился подробностями об исследовании и рассказал о других направлениях своей работы.

Какой была ваша образовательная траектория в МАИ?

Она началась с института № 3 «Системы управления, информатика и электроэнергетика» и включала год обучения в институте № 4 «Радиоэлектроника, инфокоммуникации и информационная безопасность». То есть, чтобы попасть в институт № 7, мне пришлось набрать соответствующую сумму номеров других подразделений МАИ.

Ещё будучи студентом института № 3, я познакомился со своим нынешним научным руководителем — Евгением Сергеевичем Неретиным. Благодаря ему я решил писать свою диссертацию на кафедре 703, которой он заведует. Там выполняется много научных проектов, связанных с современными системными методами разработки авиационных комплексов, в том числе — для гражданской авиации. Один из научных трендов в этой области — модельно-ориентированный подход к проектированию и оценке безопасности самолётных систем. Учитывая, что данное направление близко мне по работе в корпорации «Иркут», выбор был, можно сказать, предопределён. Тем более, что Евгений Сергеевич с радостью принимает в работу большие и амбициозные задачи такого рода.

 Артём Савельев (справа) со своим научным руководителем Евгением Неретиным

В чём суть проекта, на реализацию которого получен грант?

Заказчик самолётов всегда стремится оптимизировать свои траты, при этом повышая безопасность и надёжность техники. В этом приходит на помощь модельно-ориентированный подход к проектированию. Если раньше приходилось разрабатывать самолёт «на бумаге», пытаться не допустить ошибку, собирать опытный образец, проводить стендовые и лётные испытания, чтобы проверить те или иные характеристики, то сейчас большинство работ переведено в модельный вид. Для этого разрабатываются полные математические модели электронной и механической частей (например, в MATLAB Simulink или Ansys SCADE) и прогоняются тысячи тестов. Так получается сэкономить как человеко-часы, так и ресурс оборудования. Конечно, реальные тесты «в железе» не отменяются, но продукт, который выходит на них, практически всегда лишён «детских болезней», присущих всем новым разработкам.

Но этот метод известен давно и успешно применяется в России и мире. Более того, студенты кафедры 703 на практических занятиях имеют возможность попробовать его в действии под руководством ведущих специалистов, участвующих в разработке современных самолётов.

Моя же работа ведёт дальше. Как выловить потенциальные отказы на этапе разработки? Как проверить их критичность? Как предотвратить их возникновение, если они опасны? Так называемый модельный подход к оценке безопасности (Model Based Safety Assessment) — одно из популярных и быстро развивающихся направлений в области самолётостроения. Тут, как говорится, надо успеть, пока все самые интересные темы не разобрали.

Какие задачи будут решаться в рамках проекта?

Мы ставим перед собой важные и сложные задачи. Это разработка моделей отказов комплекса бортового оборудования и проведение моделирования в режиме реального времени для понимания физики отказа и способов парирования системами контроля или лётным составом. Также будем исследовать возникновение общих причин отказа. Предстоит найти качественные и количественные способы предотвратить единовременное возникновение нарушений, которые могут повысить вероятность отказа. Ещё одна задача — автоматизация проверки средств предупреждения лётного состава о проблеме.

Каждая задача важна для проекта и требует детальной проработки и современного оборудования, на что и пойдут средства гранта.

В чём практическая польза работы?

Авиакомпании не хотят долго ждать новых самолётов и ещё больше не хотят, чтобы они были некачественными — ненадёжными, небезопасными. Решение этих проблем имеет большую практическую ценность: мы можем провести тысячи испытаний до первого вылета, выявить и устранить сотни проблем. Так мы обеспечим ускорение работ по оценке безопасности самолёта и его систем и, соответственно, повысим качество разработки.

На какой стадии находится проект сейчас и каковы прогнозы по его развитию?

По некоторым задачам уже есть вполне конкретные результаты. Работы, посвящённые созданию моделей отказов, были представлены на различных международных конференциях. А на научно-технических конкурсах корпорации «Иркут» два года демонстрировались результаты работ, посвященных качественным способам предотвращения общих причин отказа. Кстати, оба раза проект занимал первое место в своей секции.

Часть работ только предстоит выполнить. В планах на ближайшее время — заняться разработкой более полного перечня исследуемых отказов, интеграцией в модель реального самолёта с использованием имитаторов органов управления. С этой целью на кафедру 703 будут закуплены специальные имитаторы — что-то вроде игровых джойстиков. Я ожидаю, что студентам кафедры такие «игрушки» будут интересны. Возможно, какую-то часть работы получится выполнить совместно со студентами, которым окажется близка эта тема.

Какие компании заинтересованы в результате работы?

Предварительные результаты исследования в области предотвращения общих причин отказа уже внедрены в разработку самолета МС-21. В первую очередь, их используют головной разработчик (ПАО «Корпорация «Иркут») и разработчики оборудования — ПАО «МИЭА», французские представители группы компаний Collins. Я ожидаю, что дальнейшие разработки также будут внедряться в процессы проектирования, что позволит создавать конкурентоспособную на международном рынке продукцию.

Работаете ли вы параллельно над другими проектами?

Если говорить о научной работе, я исследую проблемы взаимодействия активных сайдстиков с автопилотом. Используя следящий режим сайдстиков, в котором при работе автопилота их перемещают так же, как ими бы манипулировал человек в ручном режиме для достижения заданного положения, мы можем позволить пилоту быстрее распознавать отказы и парировать их в неблагоприятных метеоусловиях.

Поразительно, но активных сайдстиков сейчас нет ни на одном сертифицированном гражданском судне, они реализованы только в новейших бизнес-джетах компании Gulfstream. В рамках МС-21 мы пытаемся исправить это недоразумение. И, конечно, тут тоже встаёт много задач, связанных и с функционированием, и с надёжностью, и с безопасностью этой функции.

Что касается инженерной деятельности, в настоящее время я занимаюсь оценкой безопасности комплексной системы управления самолетом МС-21. Отсюда «растут ноги» всех моих научных работ.

Какие у вас планы на будущее?

С этого учебного года я начинаю читать курс лекций по системам авионики для зарубежных студентов, которые будут учиться в нашем институте № 7 по программе обмена с китайскими вузами. Это волнительно, так как отбор в пул преподавателей проходил по строгим критериям — и профессиональные навыки, и знание английского языка были очень важны. Надеюсь, сможем найти среди студентов множество будущих коллег по программе китайско-российского проекта CR-929.

Если говорить о долгосрочных планах, то, конечно, ключевой целью сейчас является завершение диссертации и её защита. После этого буду искать новые вызовы. И очень надеюсь, что они будут напрямую связаны с кафедрой 703, уже ставшей для меня родной, и МАИ в целом!