В МАИ разработали математическую модель для оптимизации кислородных систем самолётов

Выпускники кафедры № 614 «Экология, системы жизнеобеспечения и безопасность жизнедеятельности» МАИ Андрей Малышев и Анастасия Рыбина разработали математическую модель и провели моделирование при помощи компьютерных программ собственной разработки для создания оптимальных самолётных кислородных систем.

Жизнь и здоровье лётчика в значительной степени зависит от систем жизнеобеспечения самолёта, в том числе и от систем подачи кислорода. Особым рискам пилот подвергается при манёвренном полёте на высотах меньше 3 км и при полёте на большой высоте: в первом случае, от кислородного голодания, во втором — от сильного перепада давления. Существующие кислородные системы не всегда могут обеспечить оптимальный режим подачи кислорода в различных экстремальных условиях полёта. Кроме того, имеющиеся технические решения подходят только для конкретных типов самолётов, и при создании нового воздушного судна конструкторам приходится заново приступать к длительному и затратному процессу разработки кислородной системы специально под данный тип.

— Приступая к работе, мы выяснили, что на сегодняшний день в России нет универсальной математической модели, которая бы позволяла автоматизировать проектирование кислородных систем. Разработки прошлого века, от которых мы отталкивались, представляли собой просто набор математических уравнений и предположений о том, как они работают. Мы аппроксимировали экспериментальные данные и с помощью программных средств сформировали систему универсальных уравнений для проектирования перспективных кислородных систем разных типов самолётов, — рассказывает Анастасия Рыбина.

В среде MatLab было разработано семейство программ, позволяющих проводить необходимые расчёты на обычных персональных компьютерах. Вводя определённые параметры самолёта, инженеры получали возможность рассчитать оптимальные параметры кислородной системы для каждого типа самолёта.

— Созданная нами математическая модель требовала проведения огромных расчётов. Только одна из наших программ состояла из 21 660 шагов. Во времена, когда разрабатывались первые самолётные системы жизнеобеспечения, такие расчёты потребовали бы не один месяц работы целого отдела. У нас же на компоновку программы уходил всего один рабочий день, а сами расчёты занимали считанные секунды, — отметил Андрей Малышев.

Созданная выпускниками МАИ математическая модель нашла практическое применение в Военно-воздушной академии имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина. Она поможет существенно сократить материальные и человеческие ресурсы на разработку кислородных систем, чтобы сделать полёты ещё более безопасными.

Материал подготовлен при поддержке Минобрнауки России.