CC BY
5516. W. Zhao, R. Chellappa, P. J. Phillips, and A. Rosenfeld. Face recognition: A literature survey. ACM Computing Surveys, 35(4):399-458, December 2013.
17. Elena Zheleva and Lise Getoor. To Join or Not to Join: The Illusion of Privacy in Social Networks with Mixed Public and Private User Proles. In WWW 2009, pages 531-540. ACM, 2009.
18. Губанов, Д.А. Новиков, А.Г. Чхартишвили. Модели репутации и информационного управления в социальных сетях. МТИП, 1:2 (2009), C.14- 37
19. Котенко И.В., Воронцов В.В. Аналитические модели распространения сетевых червей // Труды СПИИРАН. 2007. Вып. 4. C. 208-224.
20. Остапенко, А.Г. Моделирование целенаправленных атак социальных информационных сетей / Остапенко А.Г., Шварцкопф Е.А., Соколова Е.С. // Информация и безопасность. - 2015. - Т. 18. - № 2.- С. 298-301.
21. Молодецька-Гринчук К.В. Методолопя побудови системи забезпечення шформацшно! без-пеки держави у сощальних штернет-серв1сах. Дисертащя на здобуття вченого ступеня доктора технических наук, спещальнють 21.05.01 - 1нфор-мацшна безпека держави. - Житомир - 2018. - 368с.
22. Савченко Я.И., Гаценко О.Ю., Жигулин Г.П. Идентификация пользователей при их взаимодействии по открытым каналам связи // Научно-технический вестник Поволжья - 2016. - № 3. - С. 141-143
23. Соколова Е.С. Деструктивные твиты в сети социальных закладок риск-модели распространения, восприятия и выявления. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, специальность 05.13.19 Методы и средства защиты информации, информационная безопасность. - Воронеж, Россия, 2018. -16с.
24. Соколова, Е.С. Анализ разновидностей сетей социальных закладок в контексте распространения вредоносного контента / Соколова Е.С., До-росевич О.В., Кострова В.Н., Паринов А.В. // Информация и безопасность. - 2016. - Т. - № 4 (4). -С. 487-492.
25. Фальконе Я.И. Методы прогнозирования распространения и защиты от информационных угроз в социальных сетях на основе случайных ветвящихся процессов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, специальность 05.13.19 Методы и средства защиты информации, информационная безопасность. - Санкт-Петербург, Россия, 2018. -217с.
МЕТОДОЛОГИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБЛИКА ПАССАЖИРСКОГО ДАЛЬНЕМАГИСТРАЛЬНОГО САМОЛЕТА ИНТЕГРАЛЬНОЙ СХЕМЫ С КРЫЛОМ
ОБРАТНОЙ СТРЕЛОВИДНОСТИ
Рулин В.И.
д.т.н., доцент МАИ (НИУ), каф. ТПЛА, Институт № 12, г. Москва
Юдин Г.В.
к.т.н., профессор, заведующий отделением ГБПОУМО «Красногорский колледж»
Давыдов Ю.В. к.т.н., нач. отдела ПАО «Туполев» Горбатов И.А.
ген. директор ООО РиверСкрин, МИСИ им. В.В. Куйбышева, г. Москва
ВолхонскийА.Е.
к.т.н., доцент МАИ (НИУ), каф. ТПЛА, Институт № 12, г. Москва
Красовская С.В.
к.ф.н., доцент кафедры общей и педагогической психологии
ФГБОУ ВО ПГУ, г. Пятигорск
METHODOLOGY FOR THE PRELIMINARY DESIGN OF THE APPEARANCE OF A LONGRANGE PASSENGER AIRCRAFT INTEGRATED CIRCUITS WITH REVERSE SWEEP WING
Rulin V.
MAI (NRU) Davydov Yu. PJSC «Tupolev» Yudin G.
SBPEI MR «Krasnogorsk College» Gorbatov I.
Ltd. RiverScreen, MISI named after V.V. Kuibyshev
Volkhonsky A.
MAI (NRU) Krasovskaya S.
FSBEI of HE PSU
АННОТАЦИЯ
Представлено исследование для предварительного проектирования облика дальнемагистральных самолетов интегральных схем, в частности, с крылом обратной стреловидности. Применение интегральных схем является перспективным направлением в области повышения топливной эффективности и улучшения экологических показателей магистральных самолетов.
ABSTRACT
Studies are presented for preliminary design of the appearance of a long-range aircraft integrated circuits, in particular, with a reverse sweep wing. The use of integrated circuits is a promising area in the field of increased fuel efficiency and improved environmental performance of main aircraft.
Ключевые слова: самолет интегральной схемы, проектирование, крыло обратной стреловидности, пространственно-геометрическое моделирование, электронный макет.
Keywords: aircraft integrated design circuit, reverse sweep wing, spatial-geometric modeling, electronic layout.
Одним из возможных решений по повышению топливной эффективности и улучшения экологических показателей является создание пассажирских самолетов интегральных конструктивных схем (типа «летающее крыло») (рис. 1, 2).
Данной тематике посвящено большое число теоретических и экспериментальных исследований. В ряде работ показано, что применение данного проектировочного решения позволяет:
• повысить аэродинамические характеристики на ~30%;
• улучшить массовые характеристики на ~20%.
Интегральная схема позволяет обеспечить для дальних самолетов комфортабельное размещение ~300 (и более) пассажиров, а также другой нагрузки при приемлемой относительной толщине центральной части компоновки, которая в большинстве проектов-аналогов имеет форму крыла малого удлинения.
Рис. 1. Интегральные схемы с крылом прямого удлинения
Рис. 2. Сравнение с самолетом обычной компоновки
В работе [1], посвященной положению дел в области создания самолетов интегральных схем, указано на ряд недостатков рассматриваемого типа самолетов, которые могут повлиять на указанные выше предварительные оценки в сторону уменьшения, основными из которых являются:
- новизна и относительно малая изученность аэродинамической, компоновочной и конструктивно-силовой схем;
- вероятность более активного процесса «роста массы» в ходе проектирования, несмотря на
применение современных методов многодисциплинарной оптимизации;
- ряд проблем, связанных с обеспечением устойчивости и управляемости.
В данной работе применена компоновка с консолями обратной стреловидности (рис. 3), которая, согласно исследованиям [2, 3], проводившимся в ЦАГИ, позволяет с большей уверенностью реализовать преимущества интегральной схемы.
Рис. 3. Компоновка с консолями обратной стреловидности
Помимо известных преимуществ крыла обратной стреловидности как такового, его применение на самолетах интегральной схемы позволяет:
- расположить элевоны перед центром приложения подъемной силы, позволяет изменять угол тангажа без потери высоты;
- сместить заделку консолей крыла в хвостовую часть самолета, что способствует более рациональной компоновке пассажирского салона.
Конструкционные мероприятия, обеспечивающие сопротивление крыла обратной стреловидности дивергенции, включающие в себя применение композиционных материалов с определенной направленностью волокон, успешно апробированы на практике (рис. 4, 5, 5а) [4], что дает основания к внедрению крыла с обратной стреловидностью в гражданское самолетостроение.
. г-1600
\ - 1400
\ 1200
\ 1000
\ - 800
- 600
N. 1 - 400
- 200
1 1 1 _1
■35
■25
-15
0
X,град
15
Рис. 5. Изменение веса крыла легкого истребителя в зависимости от угла стреловидности
1 - алюминиевая конструкция;
2 - композитная конструкция
Рис. 4. Модель КОС фирмы Грумман 1 - направление полета; 2 - углепластиковая обшивка; 3 - углепластиковый передний лонжерон; 4 - сотовый заполнитель (на всю толщину крыла); 5 - углепластиковая концевая нервюра; 6 - носок и хвостовая часть крыла со стеклопласти-ковой обшивкой и пенопластовым заполнителем; 7 - утлепласткковый задний лонжерон
90 8, град
Рис. 5 а. Изменение эффективности элеронов упругого крыла в зависимости от ориентации волокон материала
В ходе исследования разработана формализованная методика определения проектных параметров самолета на этапе предварительного проектирования на базе технологий полного электронного определения изделия (в частности, ОАЭ-систем), включающей:
- формирование оптимальных конструктивно-компоновочных решений для дальних самолетов средней пассажировместимости (250-300 чел.);
- разработку методов определения массовых и центровочных данных, аэродинамических характеристик, параметров СУ, методов расчета ЛТХ, ВПХ, ХУУ;
- математическую модель, основанную на модульной структуризации информационных потоков, расчетные алгоритмы на базе полуэмпирических и статистических зависимостей.
Разработаны модули расчета параметров самолета (рис. 6, 7):
Рис.6. Алгоритм определения параметров самолета
геометрических характеристик самолета; массовых характеристик; аэродинамических показателей;
данных по силовой установке для взлетно-посадочного и крейсерского режимов полета; летно-технических и взлетно-посадочных характеристик.
Формирование проектной дохуметэции
Рис. 7. Математическая модель расчета основных данных
Ниже представлена методология формирования геометрического облика магистральных самолетов интегральных схем в системе пространственного геометрического моделирования.
В процессе разработки методологии проработаны вопросы:
- определения геометрических характеристик пассажирской кабины;
- формирования параметрического электронного макета магистральных самолетов интегральных схем;
- организации внутреннего пространства самолета.
Геометрические характеристики пассажирской кабины определяются схемой самолета, требованиями по размещению пассажиров и аварийному покиданию кабины.
Построение электронного макета начинается с создания эскиза плановой проекции планера, далее пространственно определяется линия фокусов, после чего производится профилировка модели (рис. 8).
Рис. 8. Построение профилировки модели
Внешние обводы формируются поверхностями двойной кривизны с плавностью до первой производной (рис. 9)
Рис. 9. Формирование внешних обводов
На дальнейших этапах построения электронного макета производится компоновка пассажирской кабины и формируется предварительная конструктивно-силовая схема (рис. 10-12).
Рис. 10. Геометрия пассажирской кабины
Рис. 11. Конструктивно-силовая схема
Рис. 12. Организация внутреннего пространства
Рис. 13. Размещение силовых установок
Размещение силовых установок в месте сочленения центральной части планера и консолей (рис. 13) делает возможным обдув струей двигателей части верхней поверхности крыла, что улучшает аэродинамические характеристики самолета. Это подтверждено в ходе исследования путем продувки модели самолета интегральной схемы в аэродинамической трубе (рис. 14) [5, 7].
Рис. 14. Визуализация обтекания модели с имитатором силовой установки
Основными факторами, способствующими увеличению весовой отдачи самолета интегральной схемы, являются:
- увеличение строительной высоты несущих поверхностей;
- более благоприятное распределение воздушной нагрузки за счет применения обратной стреловидности консолей;
- упрощение взлетно-посадочной механизации, вследствие малой нагрузки на крыло и значительного влияния близости земли;
- распределение массы полезной нагрузки по размаху.
В ходе расчета массовых характеристик самолет разбивается на агрегаты и системы.
За исключением конструкции планера расчет массы агрегатов производится с применением статистических данных. Расчет массы планера производится путем его аппроксимации фюзеляжами существующих самолетов (рис. 15).
Рис. 15. Схема определения массы планера
В модуле расчета аэродинамических характеристик использованы данные аэродинамических продувок КОС с передним наплывом, выполненные в ЦАГИ, МАТИ [7].
Определяются основные аэродинамические параметры центроплана и консолей крыла.
Производится оптимизация распределения циркуляции путем аэродинамической и геометрической крутки с учетом эффекта суперциркуляции от обдувки крыла струей двигателя (рис. 16).
Центроплан создает 40% подъемной силы, консоли - 60%.
Полученное аэродинамическое качество -25.
Рис. 16. Алгоритм расчета аэродинамических характеристик
Выявленное повышение аэродинамического качества на 25-30% на крейсерском режиме обусловлено:
- снижением профильного сопротивления вследствие уменьшения относительной омываемой поверхности;
- 8ом / S = 2,1 (по сравнению с величиной Sом / S ~ 5^6 для самолетов традиционных схем);
- уменьшением коэффициента трения ^ в связи с ростом числа Re (особенно в центральной части);
- Re = 8106 Cf = 0,002;
- плавным сопряжением консоли с фюзеляжем, что позволяет избежать вредной интерференции как при стыке с фюзеляжем в традиционных
схемах, а также уменьшить вредное сопротивление за счет уменьшения числа стыков и разъемов;
- обеспечением бескризисного обтекания, эллиптического закона распределения циркуляции по размаху крыла за счет обратной стреловидности, геометрической и аэродинамической крутки;
- интеграцией силовой установки, уменьшением общего миделя компоновки, использованием струи газов для обдувки верхней поверхности крыла в зоне стыка, что позволяет ликвидировать, отрыв потока и реализовать суперциркуляцию.
- по методике [6] произведено сравнение себестоимости пассажирских перевозок исследуемого самолета интегральной схемы и Boeing 787-9 при полной загрузке салонов. Результат сравнения приведен на рис. 17.
10 15
Дальность, ты. км
Рис. 17. Сравнение себестоимости перевозок при полной загрузке салонов
Выявленные преимущества самолетов, выполненных по интегральной схеме, свидетельствуют о необходимости продолжения исследований данного типа компоновок, в том числе с крылом обратной стреловидности.
Литература
1. Магистральные самолеты интегральной компоновки: проблемы и перспективы, А.И. Матвеев, В.А. Подобедов, «Полет», 9, 2008.
2. Расчетные исследования влияния геометрических параметров на аэродинамические характеристики крыльев прямой и обратной стреловидности при малых скоростях, В.Д. Боксер, А.В. Петров, Н.Н. Славнов, Труды ЦАГИ им. проф. Н.Е. Жуковского, Выпуск 2239, М., 1984.
3. Расчетные значения аэродинамических характеристик крыльев с прямой и обратной стреловидностью при дозвуковых скоростях, В.А. Терехова, В.Г. Гавриленко, Труды ЦАГИ им. проф. Н.Е. Жуковского, Выпуск 2237, М., 1984.
4. Зарубежные исследования крыла обратной стреловидности и программа экспериментального самолета Грумман Х-29А, Техническая информация (обзоры и рефераты по материалам иностранной печати), №9 (1463), 09, 1983.
5. Экспериментальные исследования модели крыла обратной стреловидности для магистральных самолетов интегральных схем, В.И. Рулин, Ю.В. Давыдов, М.А. Лищинский, «Авиационная промышленность», №2, 2012.
6. Определение прямых эксплуатационных расходов и себестоимости перевозок на самолетах гражданской авиации, А.Е. Волхонский, Е.А. Дея-нов, В.И. Рулин, М., МАТИ, 2013.
7. Юдин, Г.В. Методология комплексирова-ния систем проектирования и испытаний летательных аппаратов: Монография. - М.: ВИМИ, 1999. -252 с.
