Перед отечественной авиационной отраслью стоят задачи не только скорейшего ввода в коммерческую эксплуатацию новых пассажирских воздушных судов, но и создание совершенно новых перспективных образцов техники, оснащённых современным бортовым радиоэлектронным оборудованием (БРЭО). О внедрении искусственного интеллекта и дальнейшей эволюции авиационной электроники, а также о разработке нового отечественного сверхзвукового самолёта и перспективах развития отрасли рассказал кандидат технических наук, доцент кафедры 106 «Аэродинамика, динамика и управление летательных аппаратов» МАИ Михаил Тяглик.

Развитие систем автоматизации управления в гражданской авиации происходило эволюционно. В 1950-1960-е годы, с бурным развитием боевой авиации, возникли проблемы устойчивости и управляемости на сверхзвуковых скоростях. Это привело к появлению первых систем автоматизации ручного управления и новых типов индикаторов, таких как директорные приборы, облегчающие пилотирование, особенно на этапе посадки.

В 1970-1980-е годы акцент сместился на дистанционные системы управления. Средства автоматизации начали формировать пилотажные характеристики самолёта, кроме того чтобы только помогать пилоту. Однако, внедрение этих систем выявило новые проблемы, например, эффект раскачки самолёта пилотом на некоторых моделях Airbus и Boeing. В 1990-х годах были разработаны критерии взаимодействия «пилот-самолёт», включенные в нормативные требования, что позволило минимизировать подобные явления на новых воздушных судах.

Процесс проектирования авиационной техники требует учёта множества факторов и использования передовых технологий, автоматизация играет здесь ключевую роль. Она повышает эффективность, снижает вероятность ошибок и обеспечивает соответствие стандартам безопасности. Дальнейшее развитие вычислительной техники и бортовых компьютеров революционизировало бортовое радиоэлектронное оборудование самолётов. Получение желаемых характеристик устойчивости и управляемости стало возможно не только за счёт аэродинамики и конструкции, но и с помощью программного обеспечения.

В современных гражданских самолётах системы управления ограничивают выход на опасные режимы полёта, используя интегральные законы управления, оптимизирующие пилотажные свойства. Широко применяются новые средства отображения информации, включая проекционные индикаторы на лобовом стекле, значительно повышающие безопасность полётов. Искусственный интеллект находит применение в диагностике неисправностей. Например, анализ данных с датчиков гидросистемы позволяет прогнозировать течи, что ранее выполнялось вручную. Сейчас активно разрабатываются программные продукты для автоматизации этого процесса и выдачи рекомендаций по техническому обслуживанию.

Аналогичный подход применяется и к другим элементам конструкции. Анализ данных о перегрузках и деформациях позволяет прогнозировать развитие усталостных трещин, что обеспечивает своевременный ремонт или замену деталей. Развитие БРЭО открывает возможности для создания принципиально новых типов летательных аппаратов. В России ведутся работы над сверхзвуковым пассажирским самолётом нового поколения, способным развивать скорость вдвое большую, чем современные лайнеры. В перспективе – создание гиперзвуковых пассажирских самолётов, с шестикратным превышением скорости звука.

Создание таких летательных аппаратов требует новых технических решений. Например, сверхзвуковые самолёты могут быть неустойчивы на посадочных режимах из-за особенностей конструкции. Для достижения необходимых характеристик требуется разработка сложных алгоритмов для бортового оборудования. Для наблюдения за обстановкой за кабиной пилоты будут использовать показания датчиков и компьютерную графику. В системы управления будут интегрированы элементы искусственного интеллекта, позволяющие адаптировать их к условиям полёта, внешним воздействиям и возможным отказам.

Воздух вокруг гиперзвуковых самолётов ионизируется из-за сильного нагрева, изменяя аэродинамику. Поэтому потребуются адаптивные системы управления, способные изменять свою структуру в зависимости от условий полёта. Это потребует использования искусственного интеллекта и нейросетевых технологий. Искусственный интеллект имеет существенные преимущества перед традиционными алгоритмами. После решения проблем безопасности его применения в критически важных системах, он позволит повысить надёжность авиатехники и создать летательные аппараты с улучшенными характеристиками.

Дальнейшее развитие БРЭО будет направлено на повышение уровня автоматизации и интеграции различных программно-аппаратных комплексов. Будут использоваться защищённые от внешних воздействий компоненты с повышенным уровнем кибербезопасности и более совершенными алгоритмами обработки данных и прогнозирования. В XXI веке авиационная отрасль будет идти в своём развитии по пути постоянного совершенствования бортовых систем и всё более широкого внедрения искусственного интеллекта – это является неотъемлемой частью дальнейшего развития как гражданской, так и военной авиации.