Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
1.4 Обзор и анализ исследований по оптимизации парка воздушных судов
Для успешного решения задач поставленных перед гражданской авиацией Росси, требовались и требуются новые более совершенные формы ее организации. Развитие гражданской авиации невозможно без научной обоснованности, так как в процессе эксплуатации авиационной техники неизбежно возникают противоречия между функциональными требованиями, конструктивными решениями и эксплуатационными условиями.
Еще в ХХ столетии при разработке планов стратегического развития гражданской авиации ставились задачи ускорения научно-технического прогресса, и говорилось об экономии топливно-энергетических ресурсов и борьбе за экономию и бережливость, повышение эффективности капитальных вложений. Все НИР и ОКР были сосредоточены в ГосНИИГА. Направления научных исследований вытекали из поставленной перед гражданской авиацией основной цели: обеспечение наиболее полного, своевременного и качественного удовлетворения потребностей народного хозяйства, повышения безопасности полетов и эффективности воздушного транспорта.
В 1986-1987 годах были внедрены уточненные технические скорости для составления расписания движения воздушных судов и эксплуатационные нормы расхода авиатоплива для всех типов ВС ГА. Впервые в практике ГА в 1987 году были разработаны дифференцированные нормы расхода топлива самолета Ан-2 при выполнении авиахимработ, учитывавшие влияние на расход основных эксплуатационных факторов.
Одним из наиболее крупных по объему и количеству работ научным направлением института (наряду с исследованиями по безопасности полетов) длительное время являлось исследование методов и средств технической эксплуатации воздушных судов ГА. Во второй половине 1980-х доля этого направления в общем объеме работ возросла (по стоимости) до 28 %. По количеству внедренных результатов вначале 1980-х на это направление приходилось до 50 % общего числа внедренных институтом результатов
В области прогнозирования в 1990-е годы в институте выполнялись научно-исследовательские работы по развитию гражданской авиации на среднесрочную (1-3 года) и долгосрочную (10 лет) перспективу, в целом по стране, и по ее отдельным регионам, исследования конъюнктуры рынка авиатранспортных перевозок, концепции развития авиационной деятельности, разработки комплексных программ развития отрасли, по разработке правил установления и применения сборов, тарифов и цен за обслуживание воздушных судов в аэропортах и воздушном пространстве Российской Федерации.
К числу наиболее важных работ, выполненных институтом в 1990-е, относится, в частности, разработка подпрограммы «Гражданская авиация» Федеральной целевой программы «Модернизация транспортной системы России», которая была утверждена 5 декабря 2001 года Постановлением Правительства России.
Были разработаны также: прогноз социально-экономического развития воздушного транспорта на 2004 год и до 2010 года, научно-методическая основа реализации Концепции управления государственным имуществом в гражданской авиации; Федеральные авиационные правила «Руководство по экономике воздушного транспорта»; проект Федерального закона «О регистрации прав на воздушные суда и сделок с ними»; программа стабилизации и развития гражданской авиации в Ямало-Ненецком автономном округе на 1999-2005 годы и др. Среди ответственных исполнителей работ были директор НЦ-01 В.Б. Ромашкин, д.э.н. Е.Ф. Косиченко, к.э.н. В.И. Емельянов, к.э.н. Э.А. Церех, к.э.н. А.А. Соколов и другие.
Для девяностых годов характерно появление сотен мелких авиакомпаний, как выделившихся из «Аэрофлота - советские авиалинии», так и образованных «с нуля». С одной стороны, появилась конкуренция, как важный противовес монополии «Аэрофлота - советские авиалинии», с другой - отрасль ослабла: все эти компании не только не в состоянии были обновлять парк авиатехники, но и не заинтересованы в этом. Авиационная промышленность в отсутствии спроса вынуждена была резко сократить производство гражданских воздушных судов. Следствием всего этого стало резкое снижение объема воздушных перевозок и скачкообразное увеличение летных происшествий. Одним из самых актуальных вопросов выживаемости авиапредприятий в этих условиях стало допустимое продление ресурсов авиатехники и решение проблемы повышения экономической эффективности эксплуатации воздушных судов.
Этой проблемой занимались многие российские и зарубежные ученые, и специалисты, начиная с конца 30-40-х годов прошлого столетия. Понятие «экономичность полета» со временем претерпело существенные изменения. Если на первом этапе развития воздушного транспорта под этим понятием подразумевалось осуществление полета с наименьшим расходом авиатоплива, то в дальнейшем в качестве критерия экономичности полета ВСГА стали понимать достижение в процессе их эксплуатации экстремального значения показателя экономической экономичности, принятого на определенном периоде для оценки экономичности эксплуатации авиационной техники [118].
Еще в трудах основоположников отечественной динамики полета В.С. Пышнова, В.П. Ветчинкина, И.В. Остославского, Б.Т. Горощенко, А.А. Лебедева и др. решались задачи повышения экономичности полета, исходя из критерия максимума дальности или минимума расходов топлива.
В нашей стране впервые подход к повышению экономичности эксплуатации ВС на основе критерия минимума себестоимости эксплуатации был предложен В.А. Плаксоном в конце 1930- х готов и нашел развитие в 1940-1950-х г.г.
В числе известных работ этого направления необходимо отметить работы В.Г. Дмитриева, Л.П. Федорова, В.Ф. Кротова, М.С. Кубланова, А.И. Каазика, Е.В. Тарасова, В.Я. Кушельмана, В.Б. Козловского, О.К. Югова и др.
Так в диссертационной работе В.Г. Дмитриева проведены широкие аэродинамические исследования по повышению топливной экономичности дозвуковых гражданских воздушных судов на этапе их создания за счет выбора оптимальных параметров аэродинамической компоновки.
Среди зарубежных исследователей проблемы повышения экономичности полета следует назвать Т. Брайсона, А. Барбола, Д. Эванса, А. Ванн Дирендрока, Д. Хендрика, Д. Рау и др.
Совместно с ведущими ОКБ по типам авиатехники специалистами ГосНИИГА был выполнен большой комплекс работ по обоснованию возможности использования лидерных и головных воздушных судов всех типов для увеличения, назначенных и межремонтных ресурсов и сроков службы воздушных судов и вертолетов. С этой целью по каждому типу ВС были разработаны программы контроля появляющихся в процессе эксплуатации дефектов и недостатков и принятие мер по их устранению.
Под руководством Ю.Н. Милотова научно-исследовательские работы в области авиационной безопасности проводились в следующих направлениях:
- разработка и совершенствование законодательной и нормативно-правовой базы по обеспечению авиационной безопасности объектов воздушного транспорта;
- исследования и разработки по методам и техническим средствам обеспечения авиационной безопасности функционирования воздушного транспорта.
К числу работ, выполненных в данный период, относятся разработки следующих Федеральных Авиационных Правил (ФАП):
- «Обеспечение авиационной безопасности аэропортов, авиационных предприятий и эксплуатантов»;
- «Обеспечение безопасности членов экипажа, авиаперсонала пассажиров, грузов, почты, воздушного судна и его бортовых запасов»;
- «Урегулирование чрезвычайных ситуаций. Информационное обеспечение авиационной безопасности»;
- «Инспектирование в области авиационной безопасности» и другие.
Поиск альтернативы традиционным авиационным топливам привел к исследованиям возможности применения криогенных топлив. Специалисты ГосНИИГА принимали самое непосредственное участие в разработке Концепции и Федеральной программы применения его в перспективных летательных аппаратах. Результаты проводимых исследований неоднократно докладывались на международных, межотраслевых и отраслевых конференциях, симпозиумах и семинарах.
Учитывая существенные недостатки капитального ремонта авиационной техники в сложившейся экономической ситуации (высокая стоимость, длительные простои авиационной техники (АТ), значительные затраты на перегонку на ремзаводы и др.) была поставлена и решена задача по разработке и внедрению новой формы ремонтно-восстановительных работ (РВР), выполняемых силами ремонтного и эксплуатационного предприятий в условиях АТБ и ремпредприятия.
На основе обобщения и анализа состояния работ в области диагностики и неразрушающего контроля ВС ГА была разработана «Отраслевая комплексная программа совершенствования диагностирования и неразрушающего контроля технического состояния гражданских воздушных судов и авиадвигателей в условиях эксплуатации». Основной целью программы являлось обеспечение единой технической политики в отрасли и единой концепции в области совершенствования и применения диагностирования ВС и авиационных двигателей (АД).
В 1991-2005 годах проведен комплекс работ по совершенствованию методов летной эксплуатации воздушных судов гражданской авиации.
Результаты научных исследований и испытаний в области динамики полета, систем управления и прочности позволили внедрить в гражданскую авиацию следующие методические документы по поддержанию летной годности и совершенствованию летной эксплуатации воздушных судов:
- методика инструментальной оценки характеристик устойчивости и управляемости типовым характеристикам при проведении капитального ремонта воздушных судов с целью сохранения уровня летной годности воздушных судов после капитального ремонта;
- методика подготовки летного состава при действиях в особых ситуациях полета, направленная на повышение уровня безопасности полетов;
- методика взлета воздушного судна Ту-154 всех модификаций на пониженных режимах работы двигателей с целью экономии ресурса авиадвигателей.
Проведены исследования воздействия неровностей искусственных аэродромных покрытий на воздушные суда гражданской авиации.
Проведена научно-исследовательская работа по отработке системы дифференцированного контроля расходования ресурса воздушного судна Ту-204 на основе информации МСРП. Система в настоящее время используется в авиапредприятиях, эксплуатирующих воздушные суда типа Ту-204, позволяя этим предприятиям рационально использовать ресурсные возможности воздушных судов.
Новым направлением явилось обоснование возможности перехода от ЭТС к оценке функциональной работоспособности изделия в комплексе с ВС в целом. Такой подход позволяет сократить потребность капитальных ремонтов, отложить сроки замены износившихся, а в отдельных случаях и отказавших элементов при сохранении работоспособности и безопасности двигателя в целом. При этом не только сокращаются затраты на капитальный ремонт, но и увеличивается среднегодовой налет ВС. Таким образом, общие приведенные затраты снижаются, что будет рассмотрено в последующих главах.
После кризисных 1990-х, с 2000 года положение в Российской гражданской авиации приобрело пошаговое изменение в положительную сторону. Число авиакомпаний уменьшилось, а в объеме воздушных перевозок появилась тенденция к росту. Деятельность авиакомпаний, ремзаводов и других предприятий авиационной промышленности, связанных с гражданской авиацией, обрела устойчивую форму. За последние пять лет в гражданской авиации произошли важные события: принят новый Воздушный кодекс, заключено российско-американское соглашение по безопасности полетов, введена система сертификации.
Совместная работа специалистов ведущих отделов Центра и двигательных КБ позволила увеличить ресурсы и сроки службы авиационных двигателей в 1,5-2 раза. Перспектива увеличения ресурсов и сроков службы авиационных двигателей на необходимый период своевременно определяется на основе анализа состояния парка эксплуатируемых двигателей и потребности в обеспечении ВС моторесурсами.
Одним из основных направлений научной деятельности центра ПЛГ ВС является перевод авиационной техники гражданской авиации на техническую эксплуатацию по состоянию (ТЭС).
С этой целью разработаны и внедрены основные нормативные и методические документы по большинству типов ВС. Перевод авиатехники на эксплуатацию по состоянию стал решающим, а во многих случаях и единственным способом сокращения затрат на ТО и Р и снятия ресурсных ограничений на эксплуатацию агрегатов и оборудования при сохранении должного уровня безопасности и надежности эксплуатации воздушных судов.
С целью снижения трудозатрат при техническом обслуживании систематически проводились исследования по сокращению объемов ТО на оперативных и периодических формах.
С 2000 года в тематике НЦ ПЛГ ВС реализуется новое научное направление, имеющие очень важное значение для поддержания летной годности гражданских воздушных судов - разработка системы государственного мониторинга жизненного цикла изделий АТ.
Его актуальность особенно возросла в последнее время, когда в результате фактического отсутствия системы государственной поддержки процессов обновления АТ и государственного контроля за выпуском поставляемой продукции, в ряде авиакомпаний обнаруживались «левые» компоненты на борту ВС.
Одной из основных задач системы мониторинга жизненного цикла изделий АТ является разработка системы оценки аутентичности (т.е. подлинности компонента и источника его поставки) компонентов ВС.
Рассмотренный комплекс работ, включающий увеличение ресурсов и сроков службы ВС, перевод ВС на эксплуатацию по техническому состоянию, перевод ВС на эксплуатацию без капитального ремонта, а также внедрение процедуры сертификации ВС нашел отражение в многочисленных научных трудах и книгах, подготовленных специалистами НЦ ПЛГ ВС.
Работы проводятся Центром как самостоятельно, так и совместно с предприятиями промышленности и гражданской авиации. В составе Центра действует научно-исследовательская и испытательная лаборатория ГСМ, Орган по сертификации нефтепродуктов в системе сертификации ГОСТ Р, а также Центр по сертификации аэропортовой деятельности Системы сертификации в гражданской авиации.
Массовое вытеснение отечественных авиаГСМ и спецжидкостей зарубежными аналогами, а также необходимость соблюдения РФ международных правил воздушных перевозок ставит перед отечественными нефтяными компаниями и организациями гражданской авиации задачи по:
- освоению производства и внедрению в эксплуатацию авиаГСМ, отвечающих требованиям современной авиатехники;
- реконструкции топливозаправочных комплексов аэропортов, нефте- (масло) перерабатывающих заводов в соответствии с международными требованиями IATA и др.;
- внедрению современной наземной авиатехники и технологий топливообеспечения;
- обучению и переподготовке персонала в соответствии с международными требованиями.
Проведенный в ГосНИИГА анализ развития отечественного воздушного транспорта показывает, что в кризисные 90-е годы, когда рынок перевозок сократился в 3 раза, российский воздушный транспорт сохранил основной инфраструктурный потенциал. Это обеспечило возможность интенсивного увеличения объемов перевозок с началом роста экономики и позволит в ближайшие годы удовлетворять растущий спрос на авиаперевозки.
В то же время в условиях растущего рынка резко обостряется необходимость решения проблем, возникших в отрасли за десятилетие депрессии. Основные направления НИР касаются в первую очередь повышения технического состояния парка воздушных судов, повышения эффективности полетов, диагностирования, контроля и управления комплексов воздушных судов для обеспечения безопасности полетов. Данные вопросы рассматривались как с технической, так и с экономической стороны [102, 106, 107, 109].
Однако, комплексно задачу оптимизации парка воздушных судов и рациональности использования авиатехники, не рассматривали.
Взаимодействие различных параметров эксплуатации воздушных судов позволит снизить затраты на топливно-энергетические ресурсы, исключить простои и выбрать наиболее оптимальный вариант воздушного судна для достижения поставленной цели. Данный процесс носит итерационный характер и возможно разделить на два этапа:
1) производится оптимизация парка воздушных судов с учетом всего комплекса по обслуживанию определенного типа воздушного судна, маршрутов следования, степени загрузки, производственных затрат;
2) по результатам предыдущего исследования производят выбор по экономическим критериям и определения оптимальной области использования данного типа воздушного судна.
Для решения поставленных задач исследования, оптимизации парка воздушных судов, необходимо проанализировать все возможные варианты сочетания параметров типов воздушных судов, общее количество маршрутов (внутренних регулярных, нерегулярных, чартерных), количество пассажиров (в год, в месяц, в неделю, на один рейс), количество рейсов (в год, в месяц, в неделю, в день), расход топлива (в год, в месяц, в неделю, в день, в рейс на каждый тип ВС), общую сумму расходов на все рейсы (в год, в месяц, в неделю), расходы на один рейс для каждого типа ВС, время полета одного воздушного судна, расстояние полета, крейсерскую скорость полета, решения вышеуказанных задач более подробно будут рассмотрены в третьей и четвертой главе данной работы.