Проектирование авиационных конструкций по технологии точного попадания Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 629.7

ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВИАЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ТЕХНОЛОГИИ

ТОЧНОГО ПОПАДАНИЯ

А. А. Черняев Научный руководитель - В. И. Коробко

Орловский государственный университет имени И. С. Тургенева Российская Федерация, 302026, г. Орел, ул. Комсомольская, 95 E-mail: Chernyev87@yandex.ru

Рассматриваются сложившийся традиционный и новый складывающийся сейчас более прогрессивный порядок проектирования авиационных конструкций, получивший название технологии точного попадания.

Ключевые слова: авиационные конструкции, эволюционные методы проектирования, технология точного попадания.

DESIGN AEROSTRUCTURES TECHNOLOGY EXACT HIT

A. A. Chernyaev Scientific Supervisor - V. I. Korobko

Turgenev Orel State University 95, Komsomolskaya st., Orel, 302026, Russian Federation E-mail: Chernyev87@yandex.ru

We consider the existing traditional and new emerging order is now more progressive design of aircraft structures, called "concurrent design paradigm ".

Keywords: aircraft design, evolutionary design methods, exact hit technology.

Традиционные методы проектирования, использующие простые физические модели со множеством поправочных коэффициентов, которые получаются из обработки статистических данных дают достаточно высокую точность при проектировании летательных аппаратов с устоявшимися традиционными аэродинамическими формами и в пределах определенных взлетных масс. В связи с тем, что эти методы активно используют прототипы, их называют эволюционными [1].

К сожалению, эволюционный подход не гарантирует высокую точность проектировочных расчетов в случаях использования необычных внешних форм, новых технических решений по типу конструкции или при существенном изменении абсолютных размеров самолета.

Главные недостатки этого порядка проектирования состоят в следующем:

1. На ранних стадиях проектирования концептуальные решения об облике самолета, о размещении вырезов и стыков, о выборе силовой схемы планера решаются, как правило, интуитивно, на основе прототипов, в лучшем случае с анализом нескольких вариантов решений. Отыскание оптимального решения не гарантируется, и отклонение от оптимума может быть большим.

2. На стадии рабочего проектирования отдельных агрегатов самолета назначение размеров силовых элементов конструкции производится по так называемым проектировочным расчетам. Обычно они сильно упрощены и недостаточно точны. В итоге поверочные расчеты и натурные испытания выявляют много ошибок и неточностей, устранение которых приводит к большому, трудно прогнозируемому увеличению общего календарного времени разработки самолета и стоимости проекта в целом.

На рис. 1 показаны общие затраты и полнота принимаемых решений по времени разработки летательного аппарата. На рис. 2 представлен складывающийся сейчас более прогрессивный порядок проектирования.

Секция «Механика конструкций ракетно-космической техники»

Рис. 2. Схема проектирования по технологии «точное попадание»

Главные особенности этого порядка проектирования и его отличия от традиционного состоят в том, что на этапе выбора силовых схем конструкторы и аналитики работают вместе и используют научно обоснованные методы структурной оптимизации. Для этих целей используется конечно-элементная модель первого уровня (КЭМ-1), которая служит для генерации силовой схемы из некоторого континуума - непрерывной упругой среды. Затем строят конечно-элементную модель будущей конструкции КЭМ-11 и при этом используют конечные элементы как язык для описания принятых структурных решений.

Проводят на конечно-элементной модели параметрическую оптимизацию и только после этого ведут рабочее проектирование и выпускают чертежи отдельных узлов и деталей конструкции, зная их рекомендуемые размеры и действующие в них усилия из общего расчета планера самолета как единой упругой системы.

Важно заметить, что в традиционном подходе при выполнении поверочного расчета адекватность математической модели и конструкции обеспечивает аналитик, и иногда это очень трудная задача. В новом подходе эту адекватность обеспечивает в большой мере конструктор.

Новый подход использует математическое моделирование высокого уровня, начиная с ранних стадий проектирования. Он обеспечивает значительное сокращение общего времени проектирования за счет сокращения объема испытаний и доводок.

В американской технической литературе для обозначения такой технологии или идеологии проектирования используется термин concurrent design paradigm [15], который может быть переведен на русский язык как проектная технология точного попадания. Эта концепция рождена требованиями времени и ее в различных формулировках можно найти в книге «Российская энциклопедии CALS. Авиационное космическое машиностроение» [16].

Библиографические ссылки

1. Проектирование самолетов : учебник для вузов / С. М. Егер, В. Ф. Мишин, Н. К. Лисейцев и др. / под ред. С. М. Егера. М. : Машиностроение, 1983. 616 с.

2. Komarov V. A., Weishaar T. A. New approach to improving the Aircraft. Structural design Process // J. of aircraft. 2002. Vol. 39. № 2. P. 227-233.

3. Братухин А. Г. Российская энциклопедии CALS. Авиационно-космическое машиностроение. М. : ОАО «НИЦ АСК», 2008. 608 с.

© Черняев А. А., 2016