МС-21: новый российский гражданский лайнер

МС-21: новый российский гражданский лайнер

В следующем году начинаются комплексные испытания нового российского гражданского лайнера МС-21. Самолет создается в тесной международной кооперации, но все более важная роль при его создании уделяется отечественным разработкам. Одна из них — проект по интеграции авионики самолета. Ядро центра комплексирования и интеграции составили программисты, конструкторы и инженеры, получившие опыт системной интеграции ряда военных и гражданских проектов, в том числе Су-30МКИ, Су-35С, Т-50 (ПАК ФА), SSJ-100 и модернизированного Ил-476.
Олег Макаров

МС-21, первый полет которого планируется на первый квартал 2017 года, вторгается в сегмент среднемагистральных машин, где царит жесткая конкуренция 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 главных козырей, призванных обеспечить конкурентоспособность российского лайнера, считается карбоновое крыло и элементы хвостового оперения, выполненные из того же углепластика.

Главная тенденция развития современной авионики — отдавать автоматике все больше функций и увеличивать количество информации о состоянии систем, выводимой на устройства индикации.

Для среднемагистрального сегмента это революционный шаг: ранее углепластик в качестве конструктивного материала широко применялся лишь в широкофюзеляжных дальнемагистральных самолетах Boeing 787 и Airbus A 350. Облегчив конструкцию с помощью композитных деталей, российские конструкторы надеются добиться высокой эксплуатационной эффективности самолета, что обеспечит привлекательность новой машины для авиаперевозчиков.

Работа за двоих

Но крыло, хвостовое оперение, фюзеляж — это еще не весь самолет. Конкуренция ведется не только в области конструирования планера, но и в других сферах, прежде всего авионики. Под авионикой понимаются несколько жизненно важных для современного самолета систем. Во‑первых, это комплекс БРЭО — бортовой радиоэлектронной аппаратуры, выполняющей прежде всего навигационные задачи. Во‑вторых, комплексная система, отвечающая за управление аэродинамическими плоскостями. В-третьих, система управления общесамолетным оборудованием, что включает в себя топливную и электрическую системы, систему кондиционирования и другое оборудование. Все эти элементы авионики управляются с помощью программного обеспечения, выполняемого на бортовых вычислителях.

Еще до того, как новый самолет будет воплощен «в металле», системы индикации разрабатываются и отрабатываются на дисплеях специальных стендов, имитирующих работу самолетных систем.

Еще недавно на пассажирских лайнерах (например, Ту-154) летные экипажи состояли из четырех человек: два пилота, штурман и бортинженер. Сегодня коммерческий стандарт — два пилота. Работу остальных взяла на себя автоматика. Тенденция развивается: количество функций авионики постоянно растет, и пилоты гражданских самолетов все более превращаются из «водителей» в операторов оборудования. При этом вырастает уровень обратной связи: современная техника выдает о себе все больше информации, которая индицируется на дисплеях в кабине пилота. Очевидно, что лайнер, которому предстоит жесткая конкуренция с мировыми брендами, должен обладать надежной, многофункциональной и высокоинформативной авионикой, в основе которой лежит программное обеспечение, управляющее работой и взаимодействием всех бортовых систем.

Оставить в России…

Естественно, разработка и «харда», и, особенно, «соф­та» для лайнера — это дорогая, трудозатратная и высокоспециализированная сфера деятельности. На мировом рынке есть лидеры в этой области — их имена на слуху. Это концерн Thales (Франция), американские Honeywell и Rockwell Collins. Когда «Гражданские самолеты Сухого» (ГСС) приступили к проектированию будущего «региональника», который тогда еще назывался Russian Regional Jet, было решено (ввиду улучшения перспектив на мировом рынке) не делать авионику в России, а заказать ее разработку французам из Thales. Тем более что подобным же путем шли конкуренты из Bombardier и Embraer, да к тому же у России тогда не было ни опыта, ни современных технологий для собственных разработок. В создании ПО для «суперджета» участвовали также и российские программисты, в основном из ГСС, однако созданный ими код они отсылали в Thales, который интегрировал новые элементы в состав общего комплекса. Основным разработчиком-интегратором оставалась французская компания.

Пока вид кабины МС-21 можно оценить только на макете, но уже в конце текущего года должна состояться выкатка первого испытательного образца новейшего российского лайнера.

Однако когда дело дошло до МС-21, ситуация несколько изменилась. Во‑первых, основные конкуренты — Boeing и Airbus — предпочитают не заказывать готовое решение «под ключ», а приобретают необходимое оборудование у мировых производителей, но программную интеграцию систем берут на себя. Ну и во-вторых, стала меняться политическая ситуация.

«Технология нашей работы построена таким образом, — говорит гендиректор компании «ОАК-Центр комплексирования» Виктор Поляков, — чтобы все ключевые компетенции по авионике остались у российских предприятий». Именно «ОАК-Центр комплексирования» является основным разработчиком-интегратором по авионике для МС-21. В кооперации участвуют также 14 предприятий России. «Да, мы по-прежнему сотрудничаем с компанией Thales, — продолжает Виктор Поляков, — мы берем их вычислители, остаемся на их технологии программирования, но программировать все будем уже мы сами, и такой зависимости, как было раньше, нет».

Автаркия ни к чему

К началу работы над проектом МС-21 в России накопили большой опыт как собственных разработок, так и международной кооперации. Ядро коллектива выделено из состава действующих КБ ОАО «ОАК» и смежников — около 250 квалифицированных программистов, инженеров, менеджеров. Команда программистов и инженеров центра комплексирования не только накопила опыт при создании около десятка новых российских самолетов, но и успела получить доступ к самым современным международным технологиям в авиастроении. Ряд программных решений, созданных нашими специалистами в ходе работы над «Суперджетом», были интегрированы в продукты Thales и применены в новых системах авионики Airbus Group.

Лаборатория, где проходят работы над программным обеспечением, управляющим работой авионики, — это просто небольшое помещение, заставленное шкафами, внутри которых стоят промышленные компьютеры. И еще здесь много дисплеев с изображениями, малопонятными для непосвященных.

«Что касается элементной базы, — поясняет Виктор Поляков, — то здесь соотношение российских и импортных компонентов примерно 50 на 50. В принципе, долю российских электронных комплектующих можно было бы и увеличить, но их разработка не очень укладывается в график создания МС-21 — напомню, он должен подняться в небо уже через год. Кроме того, полная автаркия, натуральное хозяйство в деле авиастроения сейчас не очень рационально. Существует мировое разделение труда, есть страны, специализирующиеся на микросхемах или, например, матрицах, там в эти отрасли были вложены огромные деньги, и повторить их путь в сжатые сроки у себя просто нереально. Есть, правда, концепция самолета, сделанного полностью на отечественной производственной базе. Но, во‑первых, когда и если такая машина появится — это будет уже совсем другой самолет, чем тот, что мы делаем сейчас. А во-вторых, при отсутствии унифицированных систем внутри, у такого лайнера могут появиться проблемы на рынке, ведь под него придется создавать специальную систему обслуживания всех систем. Пойдут ли на это авиакомпании?»

Пока в виртуале

Пока до установки авионики на реальный самолет еще далеко, программное обеспечение тестируется на специальных стендах, представляющих собой скоммутированные друг с другом промышленные компьютеры, выводящие информацию на массив дисплеев.

Характеристики МС-21−200 МС-21−300 МС-21−400
Длина самолета (м) 35.9 41.5 46.7
Размах крыла (м) 35.9 35.9 36.8
Высота самолета (м) 11.4 11.5 12.7
Ширина салона (м) 3.82 3.82 3.82
Наименование, тип, количество и тяга двигателей 2 PW1428G 12.7 тс или ПД-14А 12.5 тс 2 PW1431G 14 тс или ПД-14 14 тс 2 ПД-14М 15.6 тс
Максимальная дальность полета в двухклассной компоновке, км 6000 5900
Число пассажирских мест
(двухклассная компоновка, с шагом кресел 81 см) 135 163 196
Предельная плотная компоновка кресел 176 211 230

Первый стенд — LIB (аббревиатура, в переводе на русский язык «стенд поискового моделирования»). Здесь к пяти скоммутированным компьютерам подключены два больших дисплея (на них визуализируется картинка из окон кабины — своего рода полетный симулятор). На остальных сымитирована кабинная индикация и некоторые органы управления, например пульт системы управления полетом (FMS). Здесь тестируется отображение на панелях индикации работы программ, включаемых в состав систем авионики. При этом показания датчиков, выводимых на дисплее, не произвольны, а задаются разного рода программами-имитаторами, например моделью воздушной среды, симуляторами гидравлических или инерциальных систем. Кроме того, на LIB можно поэкспериментировать с дизайном будущих физических объектов, того же пульта. Увеличить-уменьшить размер кнопок, «поиграть» с их пространственным размещением. Но все это пока чистый виртуал. Предстоит второй этап испытаний на новых стендах, а далее, уже осенью, последует этап «электронной птицы», когда системы авионики «в сборке» впервые встретятся с реальным периферийным оборудованием, прежде всего различными датчиками. Пока же необходимо решить задачу правильного взаимодействия разных элементов ПО и их корректной индикации.

Семейство самолетов МС-21 будет состоять из трех модификаций. Их главное отличие друг от друга в величине полезной нагрузки. Самолет будет комплектоваться креслами как в одноклассной, так и в двухклассной компоновках.

Ядро команды инженеров, работающих на стендах, составляют те, кто прошел полезную школу «Сухого» и хорошо владеет современными технологиями в этой области. О том, каковы на сегодня основные тенденции в конструировании систем авионики для гражданских самолетов, мы спросили главного конструктора «ОАК-ЦК» Алексея Герасимова.

В небе стало тесно

«Одно из главных требований — точность автоматического самолетовождения, — объясняет главный конструктор. — В усло­виях крайне интенсивного воздушного движения над Россией, Европой и США очень важно, чтобы самолет точно выдерживал высоту, скорость, направление и держался в строго заданном коридоре. Когда-то ширина коридора по высоте могла составлять 1 км, но сейчас речь идет о десятках метров. Тем более нельзя доверить движение в тесном небе человеку».

Многое сейчас изменилось и в самом подходе к конструкции систем авионики. Раньше подсистемы комплекса строились как отдельные федеративные системы (например, индикация, ограничение сваливания). Каждая система обладала автономностью и имела свой собственный вычислитель, а с другой системой соединялась по интерфейсным линиям. С ростом вычислительной мощности бортовых компьютеров стало возможным разместить программное обеспечение этих систем на одном вычислителе (реально на нескольких дублирующих — для безопасности) в виде программ, работающих в рамках выделенных вычислительных ресурсов. Теперь на одном вычислителе концентрируется все больше функций, включая не только функции БРЭО, но и системы управления общесамолетным оборудованием, дверями например. Разные программы обращаются к своим специфическим датчикам, но общаются друг с другом с помощью программного кода на одном устройстве. Все это вместе называется интегрированной модульной авионикой. Эта технология позволила значительно снизить вес аппаратуры, освободить пространство на борту и повысить скорость и эффективность работы авионики.

«Фактически вычислитель с набором функциональных программ, — объясняет Алексей Герасимов, — это ядро системы авионики МС-21, которое мы создаем. Что касается внешних периферийных устройств, прежде всего сенсоров, то их можно выбирать и заменять. Эта концепция называется «открытой архитектурой». Они производятся разными компаниями, и здесь выбор за соотношением цены и качества. Но ядро авионики всегда будет оставаться в наших руках».

Статья «Мозг и нервы лайнера будущего» опубликована в журнале «Популярная механика» (№8, Август 2015).
Понравилась статья?
Подпишись на новости и будь в курсе самых интересных и полезных новостей.
Спасибо.
Мы отправили на ваш email письмо с подтверждением.
Комментарии

Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь,
чтобы оставлять комментарии.