Летные исследования и испытания самолетов и вертолетов

Аэродинамика, устойчивость и управляемость, взлетно-посадочные характеристики (ВПХ), системы штурвального управления самолетов.

Исследования устойчивости и управляемости самолетов занимают важное место в деятельности института.

Основополагающее значение имеют работы по созданию методологии летных испытаний в целях определения количественных показателей маневренности, устойчивости и управляемости самолетов, обоснованию и развитию методов испытаний на критических режимах (сваливание, штопор, аэроинерционное вращение). Особое место в этих работах занимают исследования на летающих лабораториях (ЛЛ). Более десяти летающих лабораторий были созданы для проведения исследований по оптимизации характеристик устойчивости и управляемости маневренных самолетов, выявлению особенностей управления неустойчивым в продольном и боковом движении маневренным самолетом, определению принципов управления самолетов с СДУ, выбору структуры и параметров системы безопасности траекторного маневрирования.

Созданная в 1981 г. для проведения опережающих исследований по программе ВКС «Буран» ЛЛ на базе самолета Ту-154 позволила провести отработку системы обеспечения устойчивости и управляемости ВКС, выдать рекомендации по ее структуре и параметрам, провести подготовку летчиков к горизонтальным летным испытаниям ВКС.

В 1987 г. для летных исследований по проблемам создания перспективных неманевренных самолетов создана ЛЛ с изменяемыми характеристиками устойчивости и управляемости на базе самолета Ту-154М. В последние годы с помощью этой ЛЛ были проведены такие исследования, как отработка методов пилотирования по малошумным траекториям захода на посадку, отработка методов вывода самолета из сложного пространственного положения, отработка алгоритмов системы контроля параметров ВС на этапах взлета и посадки.

Комплексная ЛЛ Ту-154М с изменяемыми в полете характеристиками устойчивости и управляемости.

Решаемые задачи:

  • моделирование и оценка в полете характеристик перспективных самолетов и их систем управления;
  • исследования систем интеллектуальной поддержки экипажа;
  • отработка методов вывода неманевренных самолетов из сложных пространственных положений;
  • малошумные методики пилотирования;
  • исследование систем вихревой безопасности.

Для изучения особенностей аэродинамики модифицированных и серийных самолетов в институте разработан комплекс измерительных средств и технология натурных аэрофизических исследований, включающая определение полей давления на несущих поверхностях самолета, исследования в пограничном слое, весовые измерения трения и др.

Натурные условия полета и реальная конструкция ЛА дают возможность получить базовые данные для сравнения с модельным экспериментом и результатами расчетов. Так, например, летные исследования на самолете Ту-144 и летающей лаборатории “Москва” позволили изучить особенности обтекания в широком диапазоне по числу Рейнольдса до Re = 380•106 и числу Маха до М = 2, а также установить, что уровень звукового удара этого самолета на 10÷12 Па ниже по сравнению с самолетом Конкорд.

Исследования взлетно-посадочных характеристик

В ЛИИ разработаны, апробированы в летных испытаниях и рекомендованы для практического применения расчетно-экспериментальные методы и технические средства для оценки взлетно-посадочных характеристик самолетов в ожидаемых условиях эксплуатации.

Основу методов составляет комплекс взаимосвязанных работ, включающий выполнение «типовых» режимов в летных испытаниях; моделирование, в том числе на пилотажном стенде; идентификацию моделей по экспериментальным данным, формирование отказных состояний самолета с оценкой их последствий на этапах взлета и посадки.

Исследования взлетно-посадочных характеристик.

В ЛИИ разработаны, апробированы в летных испытаниях и рекомендованы для практического применения расчетно-экспериментальные методы и технические средства для оценки взлетно-посадочных характеристик самолетов в ожидаемых условиях эксплуатации.

Основу методов составляет комплекс взаимосвязанных работ, включающий выполнение «типовых» режимов в летных испытаниях; моделирование, в том числе на пилотажном стенде; идентификацию моделей по экспериментальным данным, формирование отказных состояний самолета с оценкой их последствий на этапах взлета и посадки.

Рекомендуемые методы летных испытаний предполагают выполнение значительной части полетов на сухой ВПП в условиях, близких к штилевым или умеренного ветра. На завершающих стадиях испытаний выполняется ограниченное число режимов вблизи границ эксплуатационных условий и на покрытых атмосферными осадками ВПП.

Для решения задач определения взлетно-посадочных характеристик созданы мобильные средства объективной оценки состояния аэродромного покрытия. Предложены устройства имитации условий залитой водой ВПП.

Разработанные методы и технические средства оценки ВПХ были использованы в исследованиях по повышению безопасности полетов эксплуатируемых воздушных судов, а также при сертификации самолетов Ту-204, Ту-214, Ту-334,  Ил-96,  Ил-114,  Ан-124,  Ан-74, Ан-28,  Як-42,  Бе-200, RRJ-95, МС-21 и их модификаций.

Летные прочностные испытания самолетов

Деятельность института в области летных прочностных испытаний (ЛПИ) характеризуется многочисленными методическими разработками и участием в ЛПИ практически всех типов самолетов. Особое значение имеют работы в области сложных, специальных или нетрадиционных видов ЛПИ.

Ведущая роль специалистов института признана в таких направлениях, как исследования аэроупругости (флаттер, аэросервоупругость, активные системы снижения нагрузок и повышения ресурса) и тепловой прочности, особенно для новых видов остекления.

Значителен вклад ЛИИ в исследования статического нагружения планеров самолетов, созданных с применением новых конструктивных схем и материалов, нагружения шасси (включая оценку воздействия неровностей ВПП), акустических и вибрационных нагрузок.

В последнее время проведен ряд работ по совершенствованию методик ЛПИ и развитию новых средств для натурных градуировок, современных систем измерения, регистрации и обработки информации. В результате выполненных в ЛИИ работ был создан аппаратно-программный комплекс бортовых и наземных средств «Флаттер-тест», обеспечивающий проведение летных исследований и испытаний динамической устойчивости конструкции ЛА в полете на базе программируемого генератора тестовых сигналов и специализированной вибро- и тензоаппаратуры с высокими метрологическими характеристиками. С помощью этого комплекса в 2009г. были успешно проведены летные флаттерные испытания самолета «Суперджет-100».

В настоящее время специалистами ЛИИ сопровождаются испытания самолетов:

  • МС-21 и Як-152 по статической прочности и ресурсу;
  • МС-21, Су-30СМ, Су-35С, Су-57 по оценке безопасности от флаттера с применением комплекса «Флаттер-тест»;
  • Су-57 по нагружению остекления и ресурсу.

Начата подготовка к испытаниям самолетов Ил-112В (флаттер и бафтинг) и Ил-114 (статическое нагружение планера и шасси).

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛЕТНЫХ ПРОЧНОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ САМОЛЕТОВ

ФЛАТТЕРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ

КОМПЛЕКСНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ:

Искусственное управляемое возбуждение конструкции самолета через органы управления

Измерение и активный контроль параметров вибраций и деформаций возбуждаемой конструкции

Применение на любых типах самолетов

Высокий уровень безопасности флаттерного эксперимента

Программно-математическое обеспечение обработки результатов летного флаттерного эксперимента

Применение: все виды гражданских и военных самолетов

ИСПЫТАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ НЕМЕТАЛЛОВ (СИЛИКАТНЫЕ И ОРГАНИЧЕСКИЕ СТЕКЛА, КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ)

КОМПЛЕКСНАЯ МЕТОДИКА:

Определение напряжений  и температурных полей в полете

Сопровождающее моделирование температурных и остаточных напряжений с прогнозом нагрузок для любых условий эксплуатации

Средства измерения и регистрации

Методика применения тензодатчиков для различных типов композиционных материалов, силикатных и органических стекол для испытаний при переменных температурах

Применение: все типы ЛА

ОПРЕДЕНИЕ НАГРУЖЕНИЯ ВЗЛЕТНО-ПОСАДОЧНЫХ УСТРОЙСТВ

КОМПЛЕКСНАЯ МЕТОДИКА:

Оценка нагрузок в целом и на элементы шасси различных типов (рычажных, телескопических, рессорных) в различных климатических условиях на бетонных и грунтовых ВПП, при выполнении продолженных и прерванных взлетах, включая режимы с предельными весами

Все конфигурации самолетов (трехопорное шасси с носовой и хвостовой опорами и др.)

Средства измерения и регистрации

Средства для наземной многокомпонентной градуировки

ПМО расчета расхода ресурса

Применение: все виды самолетов

Средства аварийного покидания летательных аппаратов

ЛИИ на протяжении всей своей истории являлся головным в отрасли по тематике аварийного покидания ЛА. Специалисты института помимо проведения теоретических и экспериментальных исследований активно участвуют в создании систем аварийного покидания (САП) ЛА, а также в обеспечении их испытаний необходимой экспериментальной базой, методами испытаний, средствами измерений и обработки результатов. Основным инструментом для экспериментальных исследований и испытаний в полете САП являются летающие лаборатории.

Для создания САП был использован ряд ЛЛ, среди которых можно выделить ЛЛ на базе самолетов МиГ-25 и Ан-12. С их помощью были проведены испытания семейства унифицированных кресел К-36, системы аварийного покидания экипажа ВКС «Буран» на базе кресла К-36, отработка парашютно-реактивной системы К-37, предназначенной для спасения экипажа боевого вертолета; перспективных парашютных систем спасения.

Решаемые задачи:

  • опережающие теоретические и экспериментальные исследования перспективных САП;
  • участие в натурных (летных и стендовых) испытаниях САП; методическое обеспечение испытаний, аттестация, разработка и выдача рекомендаций по развитию и применению;
  • экспертная оценка комплексов средств аварийного покидания и спасения ЛА;
  • выдача Заключений на этапах АП, ЭП, ТП и на первый полёт опытных и экспериментальных ЛА и ЛЛ.

Развитие норм годности и сертификация воздушных судов.

Специалисты института участвуют в работах по совершенствованию Норм летной годности и Авиационных правил гражданских воздушных судов (ВС), проводят исследования по развитию методов оценки ВС при сертификации. Институт участвует в сертификационных испытаниях гражданских самолетов и вертолетов практически по всем тематическим направлениям деятельности. Более шестидесяти специалистов института имеют свидетельства экспертов-аудиторов Авиарегистра Межгосударственного авиационного комитета.

В институте проводятся исследования и летные испытания ВС в обеспечение сертификации по шуму на местности. По результатам проведенных испытаний Авиарегистром за три последние десятилетия выдано более ста сертификатов по шуму на местности.