Record Details

MATHEMATICAL ASPECTS OF AIRCRAFT ENGINES RUNNING OPTIMIZATION FOR MINIMUM FUEL CONSUMPTION WHILE LANDING

Civil Aviation High TECHNOLOGIES

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title MATHEMATICAL ASPECTS OF AIRCRAFT ENGINES RUNNING OPTIMIZATION FOR MINIMUM FUEL CONSUMPTION WHILE LANDING
МАТЕМАТИЧЕCКИЕ АCПЕКТЫ ОПТИМИЗАЦИИ РАБОТЫ АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПО КРИТЕРИЮ МИНИМАЛЬНОГО РАCХОДА ТОПЛИВА НА ЭТАПЕ CНИЖЕНИЯ ВОЗДУШНОГО CУДНА
 
Creator Yuriy Chinyuchin Michaylovich
Victor Belkin Alexandrovich
Юрий Чинючин Михайлович; МГТУ ГА
Виктор Белкин Александрович; аспирант кафедры технической эксплуатации летательных аппаратов и авиационных двигателей МГТУ ГА
 
Subject топливная эффективность; оптимизация; постоянное снижение; принцип максимума Понтрягина; fuel efficiency; optimization; constant landing; the Pontryagin maximum principle
 
Description The consistency of the potential increase of fuel efficiency, based on aircraft maintenance optimization, is mathe- matically proved. The mathematical apparatus and a set mathematical model of aircraft spatial motion allow to analyze aircraft behavior on the stage before landing and to draw optimal flight path for minimum fuel consumption with fixed time.For effective problem solving the choice and realization of optimal flight paths are made. The algorithm for the problem of optimal civil aircraft flight control aimed at the most accurate realization of chosen soft path under limited time conditions is proposed. The optimization of the given process is made by solving a point-to-point boundary canonical sys- tem based on the Pontryagin maximum principle.The necessary initial data and conditions for the statement of problem are given. The mathematical model for the simplification of calculations is created and its equivalent representation is given by uniting problems of controls by thrust channels and the angle of attack as the thrust control function. The boundary-value problem is mathematically composed and the analytical apparatus of its solution is presented. Optimal aircraft landing paths reflecting the behavior of the angle of attack and thrust are constructed. The potential of this method is proved by the economic justifiability and its effectiveness, in particular the compar- ison of total aircraft fuel consumption on obtained optimal path to the classic path on which there are rectilinear sections what allowed to confirm the conclusion about the economical expedience and effectiveness of the method of aircraft con- stant landing while making flights.
Математически доказывается состоятельность метода потенциально возможного повышения топливной эффективности гражданских воздушных судов (ВС), основанного на оптимизации процесса летно-технической эксплуатации ВС. Математический аппарат и построенная математическая модель пространственного движения ВС позволяют анализировать поведение ВС на предпосадочном отрезке полета и выстраивать оптимальную траек- торию полета по критерию минимального расхода топлива с закрепленным временем.Для эффективного решения задачи осуществляется выбор и реализация оптимальных траекторий полета. Предлагается алгоритм решения задачи оптимального управления полетом гражданского ВС с целью наиболее точной реализации выбранной программной траектории в условиях ограниченного расписанием времени. Оптими-зация указанного процесса проведена при помощи решения двухточечной краевой канонической системы, осно-ванной на принципе максимума Понтрягина.Представлены необходимые для постановки задачи исходные данные и условия. Для упрощения требуе-мых вычислений построена математическая модель и дано ее эквивалентное представление, при этом задачиуправления по каналам тяги и угла атаки объединены в виде функции управления тягой. Далее составлена в мате-матическом виде краевая задача и представлен аналитический аппарат ее решения. Построены оптимальные траек-тории снижения ВС, отражающие характер изменения угла атаки и тяги.Перспективность данного приема подтверждена экономической состоятельностью и эффективностью дан-ного метода, в частности, проведено сравнение суммарного расхода топлива ВС на полученной оптимальной тра-ектории снижения с классической траекторией, на которой присутствуют прямолинейные участки, что позволилодополнительно подтвердить вывод об экономической целесообразности и эффективности метода постоянногоснижения ВС при производстве полетов.
 
Publisher Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)
 
Date 2017-03-06
 
Type info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
—
 
Format application/pdf
 
Identifier http://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1036
 
Source Civil Aviation High TECHNOLOGIES; Том 20, № 1 (2017); 97-106
Научный вестник МГТУ ГА; Том 20, № 1 (2017); 97-106
2542-0119
2079-0619
 
Language rus
 
Relation http://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1036/915
Белкин В.А. К проблеме повышения топливной эффективности гражданских самоле- тов // Научный Вестник МГТУ ГА. 2015. № 219. С. 121-126
Cмирнов Н.Н., Чинючин Ю.М. Основы теории технической эксплуатации летатель- ных аппаратов: учебник. М.: МГТУ ГА, 2015. 505 с
Найда В.А. Инженерные основы летно-технической эксплуатации летательных аппа- ратов. М.: МГТУ ГА, 2003. 108 с
Математическая теория оптимальных процессов / Л.С. Понтрягин, В.Г. Болтянский, Р.В. Гамкрелидзе, Е.Ф. Мищенко. М.: Наука, 1983
Методы анализа нелинейных динамических моделей / М. Холодниок, А. Клич, М. Ку- бичек, М. Марек М.: Мир, 1991
ICAO. Doc. 9931. Руководство по производству полетов в режиме постоянного сниже- ния (CDO). Издание первое - 2010
Официальный сайт федерального авиационного управления США [Электронный ре- сурс]. URL: http://www.faa.gov/nextgen/library/media/getSmart_PBN.pdf
ICAO. Doc. 10013. Эксплуатационные возможности уменьшения расхода топлива и эмиссии. Издание первое - 2014
Указание Министерства гражданской авиации от 20 ноября 1990 г. № 499/у. О введе- нии в действие «Методических рекомендаций по выбору оптимально-потребной энерговоору- женности». М.: МГА СССР, 1990. 14 с
Чинючин Ю.М. Технологические процессы технического обслуживания летатель- ных аппаратов: учебник. М.: МГТУ ГА, Университетская книга, 2008. 408 c
 
Rights Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).