Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Научные проблемы на транспортеСодержание книги
Похожие статьи вашей тематики
Поиск на нашем сайте
Для достижения эффективности производства, экономии материальных и трудовых ресурсов, ликвидации физического труда необходима опора на науку и технику. Наука является базой для эффективного развития экономики и транспорта. Интенсивное развитие науки для решения транспортных проблем обусловлено тем обстоятельством, что имеет место в отдельных случаях кризисное состояние традиционных видов транспорта, проявляющееся в усугублении проблем безопасности и экологии, несоответствии провозных способностей транспорта мощности производства и пассажиропотока и др. Особенно это характерно для проблем города в связи с ростом подвижности населения, урбанизацией[31], стремлением к экономии времени и другими причинами. Для решения сложных научно-технических проблем, которые ставит транспорт и без которых невозможно выполнение им задач по обслуживанию развивающейся экономики, необходимо достаточное развитие прикладных и фундаментальных областей науки: физики, механики, термо- и гидродинамики, строительной механики, автоматики и многих других наук. Задачи, которые ставит логистика транспорта перед наукой, касаются технических и технологических изменений имеющихся достижений в области транспорта. В процессе развития транспорт способствовал постановке и разработке многих исследований, например, необходимость совершенствования двигателя для уменьшения негативных экологических воздействий, а также повышения его коэффициента полезного действия стала стимулом для создания кинетической теории газов и термодинамики; теория остойчивости судов водных видов транспорта создана академиком А. Н. Крыловым в связи с аварией из-за неправильного размещения тяжелого оборудования для Волховской ГЭС при поставке его из Германии и Швеции в Россию морским путем. Производство транспортных средств автомобильного транспорта дало толчок к изменению технологии производства — появился конвейер. Строительство дорог требует создания новых материалов, технологий изготовления и др. Взаимно обогащаясь, наука и транспорт стимулируют научно- технический прогресс, причем темпы его увеличиваются. Так, для реализации выдвинутой Леонардо да Винчи идеи о возможности полетов человека прошло почти 500 лет, идея радиосвязи воплотилась в жизнь через 50 лет, телефон появился через 30 лет, телевидение — через 12... 14 лет, а лазер через 3 года. Установлено при анализе статистики мировых открытий за последние 30 лет, что 84 % открытий производят ученые-одиночки и лишь 16 % — научно-исследовательские группы. За рубежом стараются создавать группы ученых для разработки конкретной проблемы, а не содержать целые институты. Большой вклад в развитие научных достижений вносят ученые университетов, посещающие различные научные семинары во всем мире для активного обмена информацией. Отмечено, что технически в XXI в. можно сделать практически многое, но целесообразность исполнения любой идеи, ее жизненность должны решать экономика и экология. Многие из так называемых новых видов транспорта — это отвергнутые по причинам экономическим, а иногда из-за технического несовершенства старые идеи. Например, электромобиль был создан и эксплуатировался во второй половине XIX в., но в начале XX в. назад был вытеснен другим, тепловым, т. е. двигателем внутреннего сгорания (ДВС). Однако экологические проблемы последнего возвращают электрический двигатель, но на новом уровне. Или идея монорельсовой дороги — воплотилась лишь через 150 лет после возникновения первой идеи, но развитие получает с 1950 — 1960 гг. Идея двигателя английского изобретателя Р.Стирлинга, выдвинутая им в 1816 г., начала реализовываться лишь в современных условиях на новой технической основе. К инерционному двигателю В. И. Шуберского, рассчитанного более 100 лет назад, приступают сегодня. Этих примеров множество. Нужно заметить, что каждый вид транспорта ставит перед наукой не всегда схожие проблемы, поэтому имеет смысл рассматривать проблему «наука и транспорт» по каждому виду транспорта отдельно. Научные проблемы железнодорожного транспорта, связанные с повышением его скорости, представлены на рис. 6.1. Одна из основных научных проблем — повышение скорости движения. Данная проблема обострилась с изменением экологической обстановки в мире. Это потребовало расширения использования транспорта на электрической энергии. Так как провозная способность железных дорог во много раз превышает такой показатель на других видах транспорта, то необходимо электрифицировать железнодорожный транспорт. Ученые ряда стран установили, что на железной дороге экономически эффективна скорость до 280... 340 км/ч (скорость более
300 км/ч получают при применении магнитного подвешивания), что даст определенные преимущества железным дорогам в конкурентной борьбе с другими видами транспорта. Достижение скорости выше указанных значений связано с увеличением стоимости строительства путей в 3 — 5 раз, что может перекрыть экономический эффект от повышенной скорости. Увеличение скорости привело к необходимости решения следующих проблем. Увеличение мощности {тяги), так как уже при 200 км/ч 30 % веса приходится на электрооборудование, плюс необходим дополнительный двигатель. Сегодня эксплуатируются электровозы в 11 тыс. л. с., тепловозы — в 8 тыс. л.с. При такой мощности локомотива поезд может перевозить одновременно до 7,5 тыс. т груза, что недостаточно для эффективных перевозок особенно массовых дешевых грузов, в основном сырья. Замена двигателей. Необходимо применение газовых, турбореактивных и других типов двигателей, но в них остаются нерешенными проблемы шума. Герметизация вагонов. При скоростях свыше 250 км/ч возникают болевые ощущения в ушах, что потребовало применения трехслойных стекол. Особенно негативные ощущения (боль, шум, вибрация) возникают при проезде тоннелей (причина — повышенное давление в замкнутом пространстве). Плавность хода. Необходим бесстыковочный путь (так называемый бархатный путь), при котором число рельсовых стыков (самых слабых и напряженных мест пути) минимально. Первый патент на такой путь был подан в 1835 г. Бесстыковочный путь особенно эффективно сказывается на линиях с высокими скоростями движения, так как повышает комфортабельность поездки пассажиров, увеличивает надежность работы автоблокировки, на 5... 15 дБ снижает уровень шума, удельное сопротивление движению, расходы электроэнергии и топлива, продлевает сроки службы верхнего строения пути. Сейчас укладываются плети (рельс, сваренный из нескольких стандартных рельсов) до 1 200 м. Основная часть путей России сегодня с плетями длиной 150...800 м. Осевые нагрузки на путь. Совокупность рельсов, шпал, балластного слоя и земляного полотна называется путем. С повышением скорости и массы поездов увеличивается нагрузка на путь, что требует создания более прочных путей и прежде всего усиления рельсов (25... 30 т/на ось). Увеличение массы поезда требует не только повышения мощности локомотива, но и изменения технологии сбора поезда, в том числе наличия дополнительного локомотива (так называемая кратная тяга) в середине и конце поезда. Сегодня рекорд России — 44 тыс. т, а рекорд США, Канады — поезд грузоподъемностью 30 тыс. т. Такие перевозки осуществляются по специально разработанным маршрутам и расписанию. По ним возят в основном сырье на перерабатывающие заводы. Увеличение массы повлекло за собой целую связку проблем, главной из которых можно считать торможение. При скорости более 200 км/ч выделяется при торможении на каждую ось 3,6-107 Дж теплоты, что потребовало создания новых материалов, выдерживающих температуру свыше 1 000 °С, и новых принципов торможения. Для удержания вагонов поезда большой массы на уклонах потребовалось изменить принципы автосцепки вагонов. Увеличение длины поезда привело к необходимости удлинения приемо-отправочных и сортировочных станций, включая пассажирские платформы, что, в свою очередь, осложнило проблемы экологии в части занятости земли. Увеличение скорости привело к проблемам управления движением, которые создались в связи с тем, что при скорости более 160 км/ч глаз человека не воспринимает информацию об окружающей среде, следовательно, водитель не может обеспечивать безопасность движения. Это, в свою очередь, потребовало развития систем автоматической блокировки движения при занятом перегоне. Более пассивная роль водителя вылилась в возможность его замены на «автостоп-дублер машиниста», т.е. привела к необходимости создания систем автоматического управления (АСУ) транспортным средством без участия водителя. Такие системы повысили безопасность движения на 30 %. Информация в систему подается из вычислительного центра дистанции управления. Системы управления в автоматическом режиме стали разрабатываться еще при работе железных дорог с обычной скоростью. Так, в Канаде системы без водителя стали применяться с 1972 г. на перевозке угля по специально разработанным маршрутам; в Москве подобная система разработана для движения в метрополитене по кольцевому маршруту; в Сан- Франциско работает пассажирский поезд с автоматизированным управлением. Нужно заметить, что при перевозке пассажиров нельзя полностью отказаться от присутствия водителя, просто функции водителя будут состоять не в управлении транспортным средством, а в наблюдении за процессом посадки-высадки пассажиров на станции для обеспечения безопасности, т.е. водитель будет выступать в роли наблюдателя. Повышенная скорость требует более совершенных систем на всех скоростных маршрутах. Совершенствованию АСУ способствует широкое внедрение системы ГЛОНАСС. Научные проблемы по совершенствованию автомобильного транспорта представлены на рис. 6.2. Проблема повышения скоростей движения комплексная, требующая замены традиционного двигателя внутреннего сгорания с его небольшим коэффициентом полезного действия (в пределах 20 %) на более совершенные. К таким следует отнести газотурбинный, дизельный (частичное решение, так как он имеет массу недостатков, в
частности экологических), газодизельный, инерционный Ванкеля, Стирлинги двойной очистки (патент 1812 г.) и др. Повышение коэффициента полезного действия (КПД) должно идти не только по линии замены двигателя, но и за счет изменения методов диагностирования, режима движения и других организационно-технических мероприятий, также являющихся объектами научных исследований. Продолжаются работы по созданию автомобилей повышенной грузоподъемности и пассажировместимости, что также приводит к целому ряду проблем, прежде всего связанных с качеством автомобильных дорог, их сохранностью. Дороги, в свою очередь, требуют замены традиционных материалов на новые, более прочные и дешевые (удачен опыт добавок, в том числе резины из отработанных автомобильных шин), изменения принципов, закладываемых в их проектирование и строительство (подземные, навесные и пр.), эксплуатацию и целый ряд других. Очень важная и сложная проблема взаимодействия автомобильного транспорта с окружающей средой. Автомобильный транспорт является сегодня одним из главных экологически опасных видов транспорта. Подробнее эти вопросы будут рассмотрены далее. Здесь уместно сказать об основном направлении научных исследований — это поиски новых видов топлива: водородное (считается топливом будущего, первый патент в 1854 г.), ядерное, газобаллонное, энергия солнца, спирты, добавки к бензину, синтетические виды (многие на угольной основе) и др., а также работы по внедрению электроэнергии (электромобиль экспонировался еще в 1899 г.). Здесь до сих пор основные проблемы — вес, материал, зарядка, долговечность аккумуляторов. Для снижения стоимости автомобильных перевозок очень важен подход к решению проблемы увеличения моторесурса, т.е. долговечности двигателя и других частей автомобиля. Эта проблема связана с конструкцией автомобиля, его назначением, применяемыми для производства материалами, точностью сборки, дорогами и многими другими моментами. Из-за усложнившихся условий движения давно встал вопрос о «летающем» автомобиле, первые попытки создания которого относятся к началу XX в. На выставке в г. Эссен (ФРГ) в 1992 г. был продемонстрирован такой автомобиль с 8 двигателями. Управление осуществляется компьютером. В настоящее время прошел испытание в США автомобиль со складывающимися крыльями. Эта конструкция дает возможность при создании пробок на дороге преодолеть их, поднявшись в воздух (рис. 6.3). На водных видах транспорта (рис. 6.4) возникают следующие проблемы, требующие вмешательства науки. Это, прежде всего, увеличение грузоподъемности (дедвейта). Например, при тройном увеличении грузоподъемности себестоимость
перевозок снижается в два раза, а учитывая номенклатуру и дальность перевозимых грузов на водных видах транспорта (массовые относительно дешевые грузы) этот вопрос актуален. Большая грузоподъемность потребовала разработки проблем комплексной механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных работ с целью уменьшения времени простоя транспортных средств под перегрузочными операциями. Учитывая то, что дедвейт морских судов доходит до 500 тыс. т, простой под погрузкой-разгрузкой может занимать несколько суток. Из-за своеобразия занятости работников особенно речного транспорта в течение года и нежелания потери профессионалов (отрасль покидает из-за сезонности довольно большой процент работников, а в сезон набираются новые) давно встал вопрос автоматизации управления всех процессов, в том числе связанных с жизнедеятельностью команды и пассажиров на борту. Так, в Японии численность команд судов во много раз меньше, чем в любой другой стране благодаря автоматизированным системам управления. Естественно, что увеличение грузоподъемности потребовало решения ряда вопросов, связанных с увеличением мощности силовых установок. Сейчас 30... 40 тыс. л. с. при грузоподъемности до 150 тыс. т дедвейта (парк российских судов) и скорости около 16 узлов. Увеличение мощности силовых установок привело к необходимости разрабатывать новые типы силовых установок, например, паротурбинных, Стирлинга, атомных и др. Атомные силовые установки применяются в настоящее время в основном для ледокольного флота, подводных лодок, лихтеровозов. Так ледокол «Арктика» имеет мощность 75 тыс. л.с., атомный лихтеровоз на 73 лихтера — 40 тыс. л. с.
Воздушная подушка позволяет уменьшить сопротивление движению судов. Повышение мощности ведет обычно к увеличению расхода энергии, что с точки зрения экологии на сегодня является нежелательным. Отсюда проблема экономии энергии, в частности ученые Японии подсчитали, что уголь на 40 % уменьшает затраты на топливо по сравнению с дизельным топливом. Увеличение грузоподъемности привело и к целому ряду проблем, связанных с осадкой судов. Как отмечалось ранее, для прохода судов необходима гарантированная глубина фарватера. Повышенная грузоподъемность привела к проблеме реконструкции портов для углубления дна (капиталоемкие мероприятия), так как у судов грузоподъемностью 300 тыс. т осадка достигает 17 м и то благодаря повышенной ширине (что уменьшает при этом скорость и маневренность) и изменение принципов организации перегрузки на причале. Проблемы решаются несколькими способами. В частности, строительством причалов в 10... 15 км от берега с понтонами и перекачкой по трубопроводам жидких грузов (можно трубопровод провести до перерабатывающего завода); строительства портов-островов (опыт Бельгии); выгрузки лихтеров на рейде; подведения под судно надуваемой сети (опыт Англии, когда суда грузоподъемностью 100 тыс. т поднимают на 2... 3 м); строительства судов с малой площадью ватерлинии СМПВ (SWATH). Такие суда имеют два цилиндрических понтона под водой и платформу на опорах — двухкорпусных судов по типу айсбергов (опыт Японии, США); судов катамаранного типа и др. Николаевский кораблестроительный институт предложил строительство тримарана[32] с осадкой 1 м. На водных видах транспорта остаются нерешенными вопросы повышения скоростей движения и маневренности. Проблема настолько сложна, что этими вопросами смогли заняться лишь недавно. Дело в том, что сопротивление движению растет пропорционально кубу скорости из-за того, что судно находится в двойной среде «воздух— вода», а плотность воды в 800 раз выше плотности воздуха. Веками считали барьер низкой скорости на водных видах транспорта непреодолимым. Сейчас существует два основных направления решения проблем увеличения скорости: судно опускается целиком под воду (идея широко разрабатывается в США) и судно поднимается над водой (опыт, в частности, России). Сюда же относят и ряд специальных предложений для поднятия скорости существующих судов, один из которых заключается в выпуске вязкого полимера в носовой части судна, протекании вдоль корпуса и заборе полимера в кормовой части для очистки и нового запуска (ресурсосберегающая экологически более чистая технология). Кроме того, предлагается электромагнитный способ, так как корпус судов металлический, а вода является хорошим проводником. Для безопасного движения судов под водой фарватер оборудуют, например, гидроакустическими буями. Широко используются подводные суда в перевозке грузов и в туристско-экскурсионном обслуживании. Это дает возможность хорошего обзора подводной жизни. Для перемещения над водой используют принцип подводных крыльев и воздушной подушки. Скорости развиваются до 250 км/ч. Часть таких судов может использоваться и на суше. В Архангельске используют морские платформы на воздушной подушке грузоподъемностью 40 т, с помощью которых груз затем перемещается по земле. В Германии паром на воздушной подушке перевозит одновременно 400 пассажиров и 200 автомобилей при скорости 130 км/ч. Французский паром на воздушной подушке грузоподъемностью 85 т перевозит 400 пассажиров и 65 автомобилей при скорости 130 км/ч. Экраноплан на воздушной подушке при высоте подъема 15... 45 см над водой развивает скорость 120... 170 км/ч. Повышение скорости приводит к проблемам маневренности и торможения судов. Для решения этих проблем наиболее часто используют водометы, подруливающие устройства и успокоители качки. Вопросы экономичности водных видов транспорта пытаются решить с помощью парусников. Особенно это заметно в Японии, которая применяет компьютерное управление парусниками для установки в автоматическом режиме парусов. Разрабатываются идеи разделяющихся судов для ускорения обработки грузов в порту. Большие работы ведутся по созданию специализированных судов, перерабатывающих грузы во время движения, например брикетирование рыбы, консервирование, переработка отходов и др. Огромную проблему для водных видов транспорта составляют вопросы очистки вод от эксплуатации транспортных средств; жизнедеятельности людей; вод, содержащих нефть и другие отходы. Эти вопросы рассматриваются подробнее в подразд. 6.2 «Проблемы экологии и безопасности на транспорте». Воздушный транспорт (рис. 6.5) требует решения своей главной проблемы — максимальное повышение скоростей. Проблема осложняется тем, что получение гиперзвуковых скоростей (более пяти чисел Маха[33]) в принципе достижимо, но пользоваться ими можно только при определенной тренировке людей (в настоящее время только в военной авиации при строгом медицинском отборе и постоянном контроле). Поскольку перевозка требуется людям разного воз-
раста и состояния здоровья, то повышенные скорости могут быть лишь такими, которые не причинят неприятных ощущений пассажирам, так как в пассажирских перевозках комфорт является одним из основных показателей качества обслуживания. Первый отечественный сверхзвуковой самолет ТУ-144 со скоростью 2 500 км/ч был продемонстрирован в декабре 1968 г., а зарубежный «Конкорд» совместного производства Франции и Англии — в феврале 1969 г. Американские эксперименты фирм «Локхид» и «Боинг» успеха не принесли. Идеи, используемые для сверхзвуковых самолетов, — это дельта- видное крыло (отечественный опыт) и изменяющаяся геометрия крыла, высказанная во Франции еще в 1912 г. Полет таких самолетов проходит на высоте около 20 км (так называемых ортодромиче- ских трассах). Проблема повышения скоростей потребовала замены материалов для строительства и эксплуатации самолетов, так как у алюминиевых сплавов предел нагрева 120... 130 °С, а при скорости 3 000 км/ч и более температура повышается до 260 °С, что требует применения очень дорогих титановых сплавов. Топливо нагревается до 85 “С, в двигателе до 260 °С, что приводит к испарению топлива, т.е. к пожарной ситуации. Удержать топливо в жидком или парообразном состоянии возможно под давлением азотом, что также дорого. Крылья таких самолетов охлаждают жидким водородом. Применение циркония (опыт ВВС США), выдерживающего температуру до 2 500 °С, показало хорошие результаты. Удачное решение — применение композиционных материалов[34], которые кроме всего понижают вес самолета на 40 % и расход топлива на 15 %. Большие работы ведутся на воздушном транспорте по замене взрывоопасного топлива на другие виды (тяжелые последствия террористического акта в США при нападении на Центр международной торговли в Нью-Йорке объясняются взрывом топлива при ударе, повлекшим за собой пожар). В авиации с 1980 г. ведутся работы по внедрению электродвигателя с подзарядкой батарей от солнца (опыт Канады, Англии). При высоких скоростях усложняется также пилотирование самолета, так как глаз человека не может адаптироваться при таких скоростях к изменению внешней среды. Создается система автоматического ведения самолета по маршруту. Она использует бортовые компьютеры, регулирующие работу двигателя и управляет движением самолета в автоматическом режиме. Для работы системы используются параллельные каналы управления (в ТУ-144 четыре канала управления для предупреждения сбоя или запаздывания информа- дии по одному из каналов). Информация передается на такие устройства через искусственные спутники, например, «Комсат-БД». Совершенствуются средства автоматики, обеспечивающие взлет-посадку в любую погоду в любых условиях видимости, так называемых всепогодных. Всепогодным считается отечественный самолет Ил-86. Повышенные скорости создают очень большую проблему шума. Достаточно сложная проблема увеличение пассажировместимо- сти и грузоподъемности. Современные самолеты вмещают до 180 пассажиров (вместимость шести купейных железнодорожных вагонов), самолеты под условным названием «аэробус» вмещают до 350 чел. Например, Ил-86 вмещает до 350 чел. и поднимает 42 т груза, а «Боинги» берут на борт до 600 чел. и около 110 т груза, А-380 фирмы «Эйрбас» может перевозить до 853 чел.; грузовые самолеты берут на борт максимальный вес до 250 т (Ан-225 «Мрия»), В России существует проект на 546 мест магистрального пассажирского самолета М-99 с дальностью беспосадочного полета 13 500 км. В 1969 г. был создан грузовой самолет Ан-22 («Антей»), поднимавший 80 т груза (для военных нужд может перевозить 290 солдат). Отличительной особенностью этого самолета была возможность приземляться на неподготовленные площадки. В 1985 г. этой же фирмой О. К. Антонова созданы Ан-124 «Руслан» грузоподъемностью 150 т, а затем и воздушный гигант Ан-225 «Мрия» грузоподъемностью 250 т для перевозки уникальных тяжеловесных крупногабаритных грузов, например, орбитальных космических кораблей многоразового использования, блоков ракеты-носителя «Энергия», техники и конструкций для нефте- и газодобычи, горной промышленности и энергетики. Скорость достигает 800...850 км/ч, дальность полета до 4 500 км, требуемая длина взлетной полосы 3 000 м. Внутри грузовой кабины может помещаться речное судно, блок трансформатора и другие грузы, а при перевозке снаружи фюзеляжа[35] «Мрии» можно закрепить, например, ректификационную колонну диаметром 10 и длиной 70 м. Для нужд различных отраслей экономики создан и нашел широкое применение самолет Ил-76 грузоподъемностью 40 т. Конструкторским бюро под руководством О. К. Антонова был создан грузовой самолет Ан-72 грузоподъемностью Юте укороченной длиной для взлета-посадки. Существуют проекты грузовых отечественных самолетов М-90 грузоподъемностью 250 т и 400 т с дальностью беспосадочного полета 5 000 км. Грузоподъемность, отдельные характеристики и параметры грузовых кабин тяжелых самолетов приведены в табл. 6.1.
Дальнейшее увеличение грузоподъемности сверхбольших самолетов обычной формы создает проблемы эксплуатации: увеличивает нагрузку на крыло и на шасси. В нашей стране проходил испытания созданный на Саратовском авиационном заводе самолет будущего в форме тарелки, объединяющей функции крыла и фюзеляжа (экра- ноплан). Скорость его около 300 км/ч, вместимость до 400 чел. Такой аппарат зависает на небольшом расстоянии от земли на воздушной подушке и плавно опускается на ложементы[36]. Длина взлетно- посадочной полосы для этого летательного аппарата около 500 м. Выдвижные шасси (виновники примерно 70 % аварий) отсутствуют. Такой самолет прошел испытания на воде, передвигаясь со скоростью 160 км/ч (суда водного транспорта на воздушной подушке дают скорость в пределах 120 км/ч). Особенность такой конструкции также в том, что при отказе обоих двигателей самолет может приземлиться с помощью воздушной подушки. Вибрация практически отсутствует, уровень шума низкий. Самолет выставлялся дважды на авиасалоне в г. Жуковском. Наша страна опережает другие страны по созданию вертолетов большой грузоподъемности, например, созданный в КБ М.Л.Миля вертолет поднимает до 40 т на высоту 2 000 м, причем при меньшей высоте грузоподъемность может быть больше, но сложнее эксплуатация и труднее осуществлять безопасность полета. Вертолеты Ми- 261 предназначен для транспортировки тяжеловесных грузов на расстояние 400... 700 км со скоростью 255... 295 км/ч, а Ка-32 — для доставки грузов на места зимовки с борта морских судов, работающих на Северном морском пути. В современных условиях деловой активности требуются также самолеты небольшой вместимости, например, такие как турбовинтовой всепогодный самолет М-101 «Гжель» бизнес-класса, рассчитанный на 8 пассажиров. Он имеет противообледенительную систему и современную систему управления, обеспечивающую безопасность полетов. Увеличение пассажиропотока на воздушном транспорте, повышение комфортности, снижение стоимости проезда для конкуренции между видами транспорта привело к созданию проектов самолетов с отделяющимися салонами (самолет из стандартных модулей по типу поезда) в случае пожара (система запатентована в США) или для высадки-посадки пассажиров по маршруту следования. Отделяемые салоны могут спускаться на землю в район аэропорта на парашютах. Такая конструкция может быть очень удобна для нашей страны в связи с большой протяженностью ее территории. Из-за этого приходится строить маршруты с несколькими посадками, что приводит к перегрузкам человеческого организма, т.е. к некомфортно- сти переплета и потери времени. Проблема топливной экономичности самолетов усугубляется с ростом массы и скорости самолетов. Самолеты серии ТУ-154М, JI-610, Ил-114 при хорошей комфортабельности имеют относительно небольшой расход топлива. Сегодня уровень мировых стандартов примерно 400 г топлива на 1 пасс.-км (зависит от режимов работы двигателя, его типа, КПД и условий полета, в том числе скорости). Широкое использование авиации на перевозках пассажиров, характерное для настоящего времени во всем мире, требование повышения безопасности полетов, скоростей, комфортности и др. изменило проблему аэропорта. Занятость территории, как экологическая проблема, требует сокращения количества земли, занятой под строительство аэропорта, но реактивные самолеты нуждаются в нескольких 4,5-километровых дорожках для возможности взлета-посадки «на ветер», а тяжелые самолеты — до 6 км. Боковой ветер может снести на землю с дорожки реактивный самолет из-за малой опоры у таких самолетов. Нужно заметить, что большой процент аварий происходит именно при взлете-посадке самолетов. Проблема аэропортов породила ряд проблем экономии земли: создание самолетов вертикального и укороченного взлета (удачный опыт в военной авиации с 1969 г.); создание подземных аэропортов по типу подземных вокзалов на железнодорожном транспорте; посадка самолетов на автомагистраль, например, Ташкент- Самарканд, на подъезде к Амстердаму; создание самолетов-амфибий для взлета с воды через 80 м пробега (удачный опыт Японии) и др. Самолеты короткого взлета — это промежуточные до вертикального взлета системы, требующие длины полосы в 300...600 м. Подобная техника демонстрировалась еще на военных парадах 1965 г. не только в нашей стране, но и в Германии, Франции, США и других странах. В настоящее время ту и другую конструкцию отличает высокая шумность (экологически значимая проблема) и значительная стоимость. Тем не менее, на местных линиях применяется самолет Ан- 28, способный взлетать с необорудованных грунтовых аэродромов длиной полосы в 550 м, который заменил Ан-2. Возможна эксплуатация самолета Як- 42 с короткой взлетно-посадочной полосе фунтовых аэродромов. Параллельно с решением проблемы по сокращению площади аэропортов (площадь сегодняшних аэропортов может быть до 70 км2, например аэропорт им. Даллеса в г. Вашингтон) необходимо создание самолетов, не требующих повышенной прочности взлетно- посадочных полос, которые из-за большого веса самолетов, атмосферного воздействия и газовых струй особенно от реактивных самолетов (температура до 600 °С) отрицательно воздействуют на бетонное и другое покрытие. Вследствие этого уменьшаются сроки службы дорожного покрытия, что резко увеличивает стоимость эксплуатации аэропорта. Проблема заключается не только в упрочнении плит из монолитного бетона (основное покрытие большинства аэродромов мира), но и в поиске новых строительно-дорожных материалов. Так, различные добавки в бетонную смесь, в частности, резина от отработанных автомобильных шин повышают износостойкость дорожного покрытия. Некоторые самолеты рассчитаны на взлет- посадку на грунтовую полосу длиной не более 600 м, в частности Ан-7Х германо-российско-украинского консорциума. Проблемы безопасности в зоне аэропорта решаются созданием автоматизированных систем управления воздушным транспортом, например система «Старт» в Санкт-Петербурге. Такие системы значительно повышают безопасность работы воздушного транспорта, увеличивают пропускную способность и сокращают до 20 % времени пребывания самолета над пространством аэродрома в ожидании сигнала, разрешающего посадку. Остается проблема создания системы обслуживания самолетов на территории аэропорта — предрейсовые осмотры, заправка водой, топливом, воздухом, продуктами питания для экипажа и пассажиров и др. В этих вопросах особое место занимает проблема доставки топлива к месту стоянки самолета. Сегодня на заправку одного самолета необходимо 2 — 3 двадцатипятитонных автомобиля. Такая система небезопасна при движении по территории аэродрома, неэкономична с точки зрения эксплуатации автомобильного транспорта. Одним из вариантов решения данной проблемы является замена топливозаправщиков на трубопроводный подземный транспорт с выведением средств заправки в определенные места стоянок. Такая система нормирует и контролирует расход топлива, уменьшает время заправки и степень опасности. Большая проблема поддержания в зимний период нормального функционирования взлетно-посадочных полос из-за гололеда, заносов, снегопадов, что требует применения специальной техники на территории аэродромов. Особо остро стоит проблема безопасности движения, которая определяется способностью технических средств, экипажа, службы подготовки и обеспечения полета осуществлять перевозки без угрозы для жизни и здоровья людей. Существует предубежденность об особой опасности воздушного транспорта. Однако статистика доказывает, что на единицу продукции воздушный транспорт в несколько раз менее опасен, чем автомобильный. Так по европейским данным за последние 15 лет уровень безопасности, выраженный в млн пассажиро-миль[37] на одного погибшего пассажира, измеряется следующими средними числами: авиационные рейсы 185, полеты на частных самолетах 6, автомобильный транспорт 67. По мнению крупнейшей в мире английской страховой компании «Ллойд», летать самолетом в 25 раз безопаснее, чем ездить на автомобиле. Предубежденность об опасности авиации вызвана тем, что в авиакатастрофах одновременно находится большое количество людей, особенно с увеличением пассажировместимости современных самолетов, а зафиксированы лишь единичные случаи спасения людей при этих катастрофах. Средства массовой информации обычно отражают каждую авиационную катастрофу как национальное бедствие. Однако суммарное количество погибших в автомобильных катастрофах значительно больше, но резонанс в информационной среде небольшой. Вероятность катастрофы для пассажира в среднем не превышает единицы на 500 тыс. полетов. Это значение подтверждает и статистика компании «Боинг». Основными причинами аварий на воздушном транспорте считается аритмия сна[38] и биоритмов у экипажа (до 50 % аварий), так как воздушный транспорт работает круглосуточно; неисправность техники (примерно 12 % от суммы аварий); случайные (стохастические) причины: молнии, град, сильный дождь, низкая облачность, туман, сильный ветер (над Москвой, например, скорость ветра может достигать 200...250 км/ч) и другие атмосферные явления, турбулентность воздушных потоков и др. Особая группа причин — влияние птиц на безопасность полетов самолетов, особенно в районе аэропортов во время взлета-посадки. Создан специальный раздел орнитологии — науки, занимающейся изучением поведения и жизнедеятельностью птиц, для возможности перемены мест гнездовья птиц в окрестностях аэропортов без их физического уничтожения. Устранению аварий способствует применение математических методов в организации управления движением самолетов. Все воздушное пространство разделено на зоны круглосуточного наблюдения диспетчеров, однако для страховки действий человека и помощи ему в анализе ситуаций и необходимых мерах для безопасности полетов и взлета-посадки создаются автоматизированные системы управления, в которые закладываются все характеристики самолетов, и с помощью системы радаров получают технически
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-07-16; просмотров: 1969; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.147.54.100 (0.018 с.) |