Мс-21: новый российский гражданский лайнер
МС-21, первый полет которого планируется на первый квартал 2017 года, вторгается в сегмент среднемагистральных автомобилей, где царит твёрдая борьба двух грандов — Boeing и Airbus. Российский лайнер — в качестве его головного разработчика выступает корпорация «Иркут» — станет прямым соперником семейств Boeing 737 и Airbus A320 как на внутреннем, так и на мировом рынках. Одним из основных козырей, призванных обеспечить конкурентоспособность русского лайнера, считается карбоновое крыло и элементы хвостового оперения, выполненные из того же углепластика.
Для среднемагистрального сегмента это революционный ход: ранее углепластик в качестве конструктивного материала активно использовался только в широкофюзеляжных дальнемагистральных самолетах Boeing 787 и Airbus A 350. Облегчив конструкцию посредством композитных подробностей, русские конструкторы сохраняют надежду добиться высокой эксплуатационной эффективности самолета, что обеспечит привлекательность новой автомобили для авиаперевозчиков.
Работа за двоих
Но крыло, хвостовое оперение, фюзеляж — это еще далеко не весь самолет. Борьба ведется не только в области конструирования планера, но и в других сферах, в первую очередь авионики. Под авионикой понимаются пара крайне важных для современного самолета совокупностей.
Во-первых, это комплекс БРЭО — бортовой радиоэлектронной аппаратуры, делающей в первую очередь навигационные задачи. Во-вторых, комплексная совокупность, несущая ответственность за управление аэродинамическими плоскостями. В-третьих, совокупность управления общесамолетным оборудованием, что включает в себя топливную и электрическую совокупности, другое оборудование и систему кондиционирования.
Все эти элементы авионики управляются посредством ПО, делаемого на бортовых вычислителях.
Еще сравнительно не так давно на пассажирских лайнерах (к примеру, Ту-154) летные экипажи складывались из четырех человек: два пилота, бортинженер и штурман. Сейчас коммерческий стандарт — два пилота. Работу остальных взяла на себя автоматика. Тенденция начинается: количество функций авионики всегда растёт, и пилоты гражданских самолетов все более преобразовываются из «водителей» в операторов оборудования.
Наряду с этим вырастает уровень обратной связи: современная техника выдает о себе все больше информации, которая индицируется на дисплеях в кабине пилота. Разумеется, что лайнер, которому предстоит твёрдая борьба с мировыми брендами, обязан владеть надежной, многофункциональной и высокоинформативной авионикой, в базе которой лежит ПО, управляющее взаимодействием и работой всех бортовых совокупностей.
- Основная тенденция современной авионики — отдавать автоматике все больше функций и увеличивать количество информации о состоянии совокупностей, выводимой на устройства индикации.
Еще перед тем, как новый самолет будет воплощен «в металле», совокупности индикации разрабатываются и отрабатываются на дисплеях особых стендов, имитирующих работу самолетных совокупностей.
До тех пор пока вид кабины МС-21 возможно оценить лишь на макете, но уже в конце этого года обязана состояться выкатка первого испытательного примера новейшего русского лайнера.
Покинуть в Российской Федерации
Конечно, разработка и «харда», и, в особенности, «софта» для лайнера — это дорогая, трудозатратная и высокоспециализированная сфера деятельности. В мире имеется фавориты в данной области — их имена на слуху. Это концерн Thales (Франция), американские Honeywell и Rockwell Collins.
В то время, когда «Гражданские самолеты Сухого» (ГСС) приступили к проектированию будущего «региональника», что тогда еще именовался Russian Regional Jet, было решено (ввиду улучшения возможностей в мире) не делать авионику в Российской Федерации, а заказать ее разработку французам из Thales. Тем более что подобным же методом шли соперники из Bombardier и Embraer, да к тому же у России тогда не было ни опыта, ни новейших технологий для собственных разработок.
В создании ПО для «суперджета» принимали участие кроме этого и русские программисты, преимущественно из ГСС, но созданный ими код они отсылали в Thales, что интегрировал новые элементы в состав неспециализированного комплекса. Главным разработчиком-интегратором оставалась французская компания.
Но в то время, когда дело дошло до МС-21, обстановка пара изменилась. Во-первых, главные соперники — Boeing и Airbus — предпочитают не заказывать готовое ответ «под ключ», а покупают нужное оборудование у мировых производителей, но программную интеграцию совокупностей берут на себя. Ну и во-вторых, начала меняться политическая обстановка.
«Разработка отечественной работы выстроена так, — говорит генеральный директор компании «ОАК-Центр комплексирования» Виктор Поляков, — дабы все главные компетенции по авионике остались у русских фирм». Как раз «ОАК-Центр комплексирования» есть главным разработчиком-интегратором по авионике для МС-21. В кооперации участвуют кроме этого 14 фирм России. «Да, мы так же, как и прежде сотрудничаем с компанией Thales, — продолжает Виктор Поляков, — мы берем их вычислители, остаемся на их технологии программирования, но программировать все будем уже мы сами, и таковой зависимости, как было раньше, нет».
Автаркия ни к чему
К началу работы над проектом МС-21 в Российской Федерации накопили обширный опыт как собственных разработок, так и интернациональной кооперации. Ядро коллектива выделено из состава действующих КБ ОАО «ОАК» и смежников — около 250 квалифицированных программистов, инженеров, менеджеров.
Команда инженеров и программистов центра комплексирования не только накопила опыт при создании около десятка новых русских самолетов, но и успела получить доступ к самым современным интернациональным разработкам в авиастроении. Последовательность программных ответов, созданных отечественными экспертами на протяжении работы над «Суперджетом», были интегрированы в продукты Thales и применены в новых совокупностях авионики Airbus Group.
«Что касается элементной базы, — поясняет Виктор Поляков, — то тут соотношение русских и импортных компонентов приблизительно 50 на 50. В принципе, долю русских электронных комплектующих возможно было бы и расширить, но их разработка не весьма укладывается в график создания МС-21 — напомню, он обязан встать в небо уже на следующий год. Помимо этого, полная автаркия, натуральное хозяйство в деле авиастроения на данный момент не весьма рационально.
Существует мировое разделение труда, имеется страны, специализирующиеся на микросхемах либо, к примеру, матрицах, в том месте в эти отрасли были положены огромные деньги, и повторить их путь в короткие сроки у себя легко невозможно. Имеется, действительно, концепция самолета, сделанного всецело на отечественной производственной базе. Но, во-первых, в то время, когда и в случае если такая машина покажется — это будет уже совсем второй самолет, чем тот, что мы делаем на данный момент.
А во-вторых, при отсутствии унифицированных совокупностей внутри, у для того чтобы лайнера смогут показаться неприятности на рынке, поскольку под него нужно будет создавать особую совокупность обслуживания всех совокупностей. Отправятся ли на это компании?»
- Фото Лаборатория, где проходят работы над программным обеспечением, управляющим работой авионики, — это легко маленькое помещение, вынужденное шкафами, в которых стоят промышленные компьютеры. И еще тут большое количество дисплеев с изображениями, малопонятными для непосвященных.
До тех пор пока в виртуале
До тех пор пока до установки авионики на настоящий самолет еще далеко, ПО тестируется на особых стендах, воображающих собой скоммутированные между собой промышленные компьютеры, выводящие данные на массив дисплеев.
Первый стенд — LIB (сокращение, в переводе на русский язык «стенд поискового моделирования»). Тут к пяти скоммутированным компьютерам подключены два громадных дисплея (на них визуализируется картина из окон кабины — собственного рода полетный симулятор). На остальных сымитирована кабинная индикация и кое-какие органы управления, к примеру пульт совокупности управления полетом (FMS). Тут тестируется отображение на панелях индикации работы программ, включаемых в состав совокупностей авионики.
Наряду с этим показания датчиков, выводимых на дисплее, не произвольны, а задаются разнообразные программами-имитаторами, к примеру моделью воздушной среды, симуляторами гидравлических либо инерциальных совокупностей. Помимо этого, на LIB возможно поэкспериментировать с дизайном будущих физических объектов, того же пульта. Повысить-снизить размер кнопок, «поиграть» с их пространственным размещением. Но все это до тех пор пока чистый виртуал.
Предстоит второй этап опробований на новых стендах, а потом, уже в осеннюю пору, последует этап «электронной птицы», в то время, когда совокупности авионики «в сборке» в первый раз встретятся с настоящим периферийным оборудованием, в первую очередь разными датчиками. Пока же нужно решить задачу верного сотрудничества различных элементов ПО и их корректной индикации.
Ядро команды инженеров, трудящихся на стендах, составляют те, кто прошел нужную школу «Сухого» и хорошо владеет новейшими технологиями в данной области. О том, каковы на сегодня главные тенденции в конструировании совокупностей авионики для гражданских самолетов, мы задали вопрос главного конструктора «ОАК-ЦК» Алексея Герасимова.
В небе стало тесно
«Одно из основных требований — точность автоматического самолетовождения, — растолковывает основной конструктор. — В условиях очень интенсивного воздушного перемещения над Россией, Европой и США крайне важно, дабы самолет совершенно верно выдерживал высоту, скорость, направление и держался в строго заданном коридоре. Когда-то ширина коридора по высоте имела возможность составлять 1 км, но на данный момент речь заходит о десятках метров. Тем более нельзя доверить перемещение в тесном небе человеку».
Очень многое на данный момент изменилось и в самом подходе к конструкции совокупностей авионики. Раньше системы комплекса строились как отдельные федеративные совокупности (к примеру, индикация, ограничение сваливания). Любая совокупность владела автономностью и имела собственный личный вычислитель, а с другой системой соединялась по интерфейсным линиям.
С ростом вычислительной мощности бортовых компьютеров произошло разместить ПО этих совокупностей на одном вычислителе (реально на нескольких дублирующих — для безопасности) в виде программ, трудящихся в рамках выделенных вычислительных ресурсов. Сейчас на одном вычислителе концентрируется все больше функций, включая не только функции БРЭО, но и совокупности управления общесамолетным оборудованием, дверями к примеру.
Различные программы обращаются к своим своеобразным датчикам, но общаются между собой посредством кода программы на одном устройстве. Все это совместно именуется интегрированной модульной авионикой. Эта разработка разрешила существенно снизить вес аппаратуры, высвободить пространство на борту и повысить эффективность и скорость работы авионики.
- Семейство самолетов МС-21 будет складываться из трех модификаций. Их основное отличие друг от друга в величине нужной нагрузки.
Самолет будет комплектоваться креслами как в одноклассной, так и в двухклассной компоновках.
«Практически вычислитель с комплектом функциональных программ, — растолковывает Алексей Герасимов, — это ядро совокупности авионики МС-21, которое мы создаем. Что касается внешних периферийных устройств, в первую очередь сенсоров, то их возможно выбирать и заменять. Эта концепция именуется «открытой архитектурой». Они производятся различными компаниями, и тут выбор за соотношением качества и цены.
Но ядро авионики постоянно будет оставаться в отечественных руках».
Статья «нервы и Мозг лайнера будущего» размещена в издании «Популярная механика» (№154, август 2015).
<
h4>