Кафедра льотної експлуатації та безпеки польотів ФЛЕ (створена з 1 липня 2022 року) https://dspace.usfa.edu.ua/handle/123456789/1923 2026-10-16T07:48:53Z 2026-10-16T07:48:53Z Неділько, Сергій Миколайович Колісніченко, Станіслав Федорович Єніна, Ірина Іванівна Кочерженко, Максим Олександрович Nedilko, Serhii Kolisnichenko, Stanislav Ienina, Iryna Kocherzhenko, Maksym https://dspace.usfa.edu.ua/handle/123456789/2873 2026-06-05T10:51:41Z 2026-05-03T00:00:00Z

Title: Забезпечення шляхової стійкості та керованості літального апарата типу «літаюче крило» в курсовому каналі на основі моделювання в MATLAB Authors: Неділько, Сергій Миколайович; Колісніченко, Станіслав Федорович; Єніна, Ірина Іванівна; Кочерженко, Максим Олександрович; Nedilko, Serhii; Kolisnichenko, Stanislav; Ienina, Iryna; Kocherzhenko, Maksym Abstract: У статті розглянуто задачу підвищення шляхової стійкості та керованості літального апарата типу «літаюче крило», для якого відсутність класичного оперення ускладнює забезпечення стабільного руху за курсом. Дослідження виконано для курсового каналу керування з вихідною координатою кута курсу. Як виконавчий орган у каналі курсу прийнято відхилення гальмівних щитків/спойлерів. У рівняннях і передатних залежностях керуючий вплив ототожнюється з відхиленням цих аеродинамічних поверхонь. Методика роботи ґрунтується на побудові узагальненої математичної моделі курсового каналу у вигляді диференціального рівняння другого порядку та відповідної передатної функції. Для перевірки працездатності моделі та аналізу якості керування виконано імітаційне моделювання в MATLAB. Реалізацію здійснено у вигляді структурних схем каналу та замкнених контурів керування, що дає змогу безпосередньо порівнювати вплив різних структур стабілізації на форму перехідного процесу. Вихідні аеродинамічні параметри, необхідні для формування моделі отримуються за допомогою обчислювальної гідрогазодинаміки (CFD) в ANSYS і використовуються під час динамічної симуляції в MATLAB. Ефективність керування оцінено шляхом порівняння перехідних процесів у трьох режимах. Перший режим відповідає відсутності стабілізації та реалізується як розімкнений канал. Другий режим передбачає введення негативного зворотного зв’язку в ланцюг керування. Третій режим базується на застосуванні PID-регулятора з подальшим налаштуванням коефіцієнтів. Якість перехідних процесів аналізується за типовими показниками, які використовують для оцінювання роботи систем стабілізації по коливальності, перерегулюванню, часу встановлення та факту стійкої роботи замкненого контуру. За результатами моделювання показано, що введення зворотного зв’язку покращує поведінку курсового каналу порівняно з розімкненим режимом. Подальше використання налаштованого PID-регулятора забезпечує додаткове покращення форми перехідної характеристики та стійку роботу замкненого контуру для вибраної моделі. Отримані результати підтверджують доцільність застосування автоматичних контурів стабілізації для безхвостих компоновок у задачах забезпечення шляхової стійкості та керованості на етапі моделювання і попереднього налаштування параметрів керування. The article addresses the problem of improving the directional stability and controllability of a flying wing-type aircraft, for which the absence of conventional empennage complicates the provision of stable motion along the course. The study is conducted for the heading control channel with the course angle as the output coordinate. The deflection of air brakes or spoilers is adopted as the executive organ in the heading channel. In the equations and transfer functions, the control input is identified with the deflection of these aerodynamic surfaces. The methodology is based on constructing a generalized mathematical model of the heading channel in the form of a second-order differential equation and the corresponding transfer function. To verify the model's performance and analyze the control quality, simulation modeling was performed in the MATLAB environment. The implementation is carried out in the form of structural diagrams of the channel and closed control loops, which allows for a direct comparison of the influence of various stabilization structures on the shape of the transient process. The initial aerodynamic parameters required for the model formation are obtained using computational fluid dynamics (CFD) in ANSYS and are utilized during the dynamic simulation in MATLAB. Findings. The control effectiveness is evaluated by comparing transient processes in three modes. The first mode corresponds to the absence of stabilization and is implemented as an open-loop channel. The second mode involves the introduction of negative feedback into the control loop. The third mode is based on the application of a PID controller with subsequent tuning of its coefficients. The quality of the transient processes is analyzed using standard indicators utilized to evaluate the performance of stabilization systems by oscillation, overshoot, settling time, and the fact of stable operation of the closed loop. Practical value. The simulation results show that the introduction of feedback improves the behavior of the heading channel compared to the open-loop mode. The further use of a tuned PID controller provides an additional improvement in the shape of the transient response and stable operation of the closed loop for the selected model. Conclusions. The obtained results confirm the feasibility of applying automatic stabilization loops for tailless configurations in tasks of ensuring directional stability and controllability at the stage of modeling and preliminary tuning of control parameters.

2026-05-03T00:00:00Z Неділько, Сергій Миколайович Колісніченко, Станіслав Федорович Єніна, Ірина Іванівна Nedilko, Serhii Kolisnichenko, Stanislav Ienina, Iryna https://dspace.usfa.edu.ua/handle/123456789/2872 2026-06-05T09:56:08Z 2026-01-01T00:00:00Z

Title: Забезпечення стійкості управління систем «пілот-літальний апарат» Authors: Неділько, Сергій Миколайович; Колісніченко, Станіслав Федорович; Єніна, Ірина Іванівна; Nedilko, Serhii; Kolisnichenko, Stanislav; Ienina, Iryna Abstract: У статті досліджено принципи функціонування та методи підвищення характеристик керування пілотованих комплексів у системі «пілот–літальний апарат». В основу дослідження покладено методи, засновані на математичному аналізі динамічних систем, моделюванні процесів управління пілотованими об’єктами в програмному середовищі Matlab та Simulink. Актуальність роботи зумовлена тим, що навіть за прийнятних характеристик окремих ланок керування в реальних умовах експлуатації можуть виникати небажані коливальні режими, які погіршують якість пілотування, ускладнюють стабілізацію параметрів польоту та створюють передумови до порушення безпеки польотів. Приділено увагу аналізу систем керування зі складною структурою, в яких взаємодія параметрів літального апарата та дій пілота істотно впливає на характер перехідних процесів і стійкість системи в цілому. У роботі обґрунтовано доцільність використання математичних моделей пілота для оцінювання впливу адаптації оператора на динаміку пілотованого комплексу, забезпечення гарантованої безпеки та визначення безпечних режимів експлуатації. Показано, що моделювання в поздовжньому каналі керування дає змогу встановити основні параметри керуючої та керованої ланок, які визначають умови збереження стійкості та межі допустимої зміни характеристик системи. Отримані результати підтверджують важливість комплексного аналізу системи «пілот–літальний апарат» на етапах проєктування й експлуатації авіаційної техніки. Практичне значення роботи полягає у можливості використання запропонованого підходу під час розроблення пілотованих комплексів і тренажерних систем, а також у процесі підготовки, перепідготовки та навчання льотного складу. Запропонований підхід може бути корисним для оцінювання характеристик керування на ранніх етапах дослідження. Перспективи подальших досліджень пов’язані з удосконаленням математичних моделей операторів-пілотів та обґрунтуванням безпечних параметрів функціонування авіаційних комплексів. The article examines the operating principles and methods for improving the control characteristics of piloted systems within the “pilot-aircraft” system. The study is based on methods involving the mathematical analysis of dynamic systems and the simulation of piloted object control processes in the Matlab and Simulink software environment. The relevance of the study is determined by the fact that, even when individual control elements exhibit acceptable characteristics, undesirable oscillatory modes may arise under actual operating conditions, degrading piloting quality, complicating flight-parameter stabilization, and creating preconditions for flight safety violations. Particular attention is paid to the analysis of structurally complex control systems in which the interaction between aircraft parameters and pilot actions significantly affects the nature of transient processes and the stability of the system as a whole. The paper substantiates the expediency of using mathematical pilot models to assess the influence of operator adaptation on the dynamics of a piloted system, to support assured safety, and to determine safe operating modes. It is shown that simulation in the longitudinal control channel makes it possible to identify the most significant parameters of the controlling and controlled elements that determine the conditions for stability preservation and the admissible limits of variation in system characteristics. The obtained results confirm the importance of a comprehensive analysis of the “pilot-aircraft” system at the stages of aircraft design and operation. The practical significance of the study lies in the possibility of applying the proposed approach to the development of piloted systems and simulator systems, as well as to the training, retraining, and education of flight personnel. The proposed approach can also be useful for assessing control characteristics at the early stages of research. Further research should focus on improving mathematical models of pilot-operators and substantiating safe operating parameters for aviation systems.

2026-01-01T00:00:00Z Сікірда, Юлія Володимирівна Сироїжка, Ігор Олегович Неділько, Сергій Миколайович Зеленський, Артем Сергійович Лихацький, Микола Вікторович Остапенко, Олександр Анатолійович Sikirda, Yuliya Syroizhka, Igor Nedilko, Serhii Zelenskyi, Artem Lykhatskyi, Mykola Ostapenko, Oleksandr https://dspace.usfa.edu.ua/handle/123456789/2867 2026-05-26T11:09:15Z 2026-01-01T00:00:00Z

Title: Стохастичне моделювання операційної діяльності авіаційних операторів Authors: Сікірда, Юлія Володимирівна; Сироїжка, Ігор Олегович; Неділько, Сергій Миколайович; Зеленський, Артем Сергійович; Лихацький, Микола Вікторович; Остапенко, Олександр Анатолійович; Sikirda, Yuliya; Syroizhka, Igor; Nedilko, Serhii; Zelenskyi, Artem; Lykhatskyi, Mykola; Ostapenko, Oleksandr Abstract: У статті розроблено та обґрунтовано методику стохастичного мережевого моделювання операційної діяльності авіаційних операторів (пілотів, диспетчерів, інженерів) для оцінки ризиків невиконання технологічних процедур у встановлений час. На відміну від традиційних детермінованих підходів, запропонована методика враховує випадковий характер тривалості операцій, що описується β-розподілом, та ймовірність виникнення позаштатних/аварійних ситуацій. Застосовано інтегрований підхід, що поєднує аналітичний метод PERT для розрахунку параметрів критичного шляху та метод імітаційного моделювання Монте-Карло (реалізований мовою Python) для аналізу розподілу сумарного часу виконання робіт. На прикладі процедури підключення аеродромного джерела живлення до літака Ан-26 проведено кількісну оцінку надійності процесу. За допомогою Z-критерію (Z-Score) доведено, що скорочення ліміту часу обслуговування з 15 до 12 хвилин призводить до критичного зниження ймовірності успішного виконання операції з 99.9% до 62.5%. Результати дослідження дозволяють ідентифікувати "важкі хвости" розподілу часу та підвищити ефективність планування в системі управління безпекою польотів. This paper addresses a critical scientific and practical problem related to the quantitative assessment of time-related risks in the operational activities of aviation operators, including flight crew members, air traffic controllers, and maintenance engineers. Modern aviation systems operate as high-reliability organizations, where safety outcomes depend not only on technical reliability but also on human performance under time pressure, stress, and uncertainty. Traditional deterministic planning approaches assume fixed execution times for operational procedures and therefore fail to capture the inherent variability of human actions, especially in abnormal or emergency situations. To overcome these limitations, the paper proposes an integrated stochastic modeling methodology that combines the Program Evaluation and Review Technique (PERT) with Monte Carlo simulation. The duration of individual operational tasks is modeled as a random variable following a beta distribution, defined by optimistic, most likely, and pessimistic time estimates. Network modeling is applied to represent operational procedures as directed graphs, enabling the identification of critical paths that determine the total execution time. Using the central limit theorem, the cumulative duration along the critical path is approximated by a normal distribution, which allows analytical estimation of the probability of completing procedures within a specified time limit. The proposed methodology is further enhanced through Monte Carlo simulation implemented in Python, which enables explicit modeling of the probabilistic occurrence of deviations and additional tasks. This approach reveals the presence of heavy tails in time distributions that are not detectable by classical PERT analysis and that represent rare but operationally critical delay scenarios. The methodology is validated using a practical case study involving the connection of a ground power unit to an An-26 aircraft during preflight maintenance. The results demonstrate a strong nonlinear relationship between available time margins and operational reliability. While a 15-minute time limit ensures a success probability of 99.9%, reducing the limit to 12 minutes decreases reliability to 62.5%, indicating an unacceptable operational risk. The findings support the transition from reactive to proactive risk management within Safety Management Systems and provide a quantitative tool for optimizing standard operating procedures, allocating time buffers, and improving the predictability of aviation operations under uncertainty.

2026-01-01T00:00:00Z Жибров, Олександр Володимирович Фрольцов, М. М. Zhybrov, Oleksandr Froltsov, M. M. https://dspace.usfa.edu.ua/handle/123456789/2839 2026-04-23T05:49:49Z 2023-04-12T00:00:00Z

Title: Теплові дії на надзвуковий літальний апарат при вході в щільні шари атмосфери Authors: Жибров, Олександр Володимирович; Фрольцов, М. М.; Zhybrov, Oleksandr; Froltsov, M. M. Abstract: Нові проблеми, значно складніші за звуковий бар'єр, викликані нагріванням конструкції літального апарату при польоті з великою швидкістю у щільних шарах атмосфери. New problems, much more difficult than the sound barrier, are caused by the heating of the aircraft structure when flying at high speed in dense layers of the atmosphere.

2023-04-12T00:00:00Z