3.5.2. Алгоритмы формирования классификационных группировок……………………………………………..………………..256

3.5.3.Задачи оптимального проектирования в САПР

технологического назначения……………..………………………….264

• Математические модели оптимального проектирования

• Методы решения задач оптимального проектирования.

• Методы классического анализа.

• Метод множителей Лагранжа

• Динамическое программирование

• Линейное программирование

• Затраты времени на обработку одного изделия для каждого из типов оборудования

• Метод ветвей и границ

3.6. Проектирование оптимальных технологических процессов

для гибкого автоматизированного производства………….……….292

7. Автоматизация проектирования процессов сборки ЛА……..…..296

Математическая модель сборки и ее свойства

ПРЕДИСЛОВИЕ

В процессе проектирования приходится решать трудные, как правило, противоречивые задачи. С целью снижения затрат и степени риска конструктору и производителю приходится использовать все новейшие достижения науки и техники, в том числе, имеющиеся в смежных отраслях промышленности. Важной особенностью такой работы является увеличение числа разнообразных факторов, что неизбежно приводит к необходимости привлечения к процессу проектирования, постройки и обеспечения эксплуатации большого количества различных специалистов.

При этом требуется обеспечить и по возможности упростить неизбежный процесс обмена информацией.

Успех работы по выполнению поставленной задачи, в которой принимают участие специалисты ряда организаций, зависит от квалификации и, что крайне важно, от общего понимания выполняемой программы, итогом реализации которой будет создание нового самолета, наиболее полно отвечающего требованиям заказчика. В этой ситуации непрерывно растут традиционно высокие требования к подготовке специалистов для конструкторских бюро, научно-исследовательских институтов и предприятий авиационной промышленности.

Сегодня специфика работы конструкторского бюро требует от инженера узкой специализации, но при этом учебное заведение должно давать своему выпускнику достаточно полное представление о самолете или другом летательном аппарате, что позволит ему с большим пониманием и ответственностью относиться к работе, которую он конкретно выполняет.

Для такой цели во всех учебных заведениях, ведущих подготовку специалистов для авиационной промышленности, уже введены в учебный процесс обзорные, мировоззренческие дисциплины, формирующие у учащихся целостное, системное представление о конечном объекте проектирования и понимание того, что широкий кругозор помогает с большей эффективностью использовать на практике знания специальных предметов, полученные в учебном заведении.

Необходимо в процессе обучения   стремиться заложить основы "технического мышления", без которого невозможно обойтись конструктору. Именно на это и нацелена наша книга: ознакомить Вас в самом первом приближении с таким сложным инженерным объектом, как летательный аппарат, показать его целесообразность и красоту, помочь Вам в освоении во многом интернационального профессионального языка (слэнга, англ. slang) инженеров аэрокосмической техники

ВВЕДЕНИЕ

Становление и развитие технологии производства летательных аппаратов от ремесленного искусства (XVIII в.) до науки (XX в.)

Авиация – область науки и промышленности, которая сегодня развивается чрезвычайно быстро, что требует постоянного совершенствования, внедрения современных технологий в теории конструкции материаловедения. Но прежде, чем достичь сегодняшнего, столь высокого уровня самолетостроения, отрасль эта прошла нелегкий путь развития от ремесленного искусства до высокотехнологичной науки.

Начальный этап зарождения авиации начался еще в задолго до XX века, эпохи особого развития самолетостроения. Тогда многие исследователи предпринимали попытки построить аппарат тяжелее воздуха и подняться в воздух на нем. Первые упоминания о попытках создания подобного аппарата относятся к средним векам, когда великий Леонардо да Винчи пытался воссоздать имитацию птичьего полета. Следующий шаг развития отрасли осуществил М.В. Ломоносов.

Тогда он создал и испытал модель прообраза вертолета. Но лишь в 1881 году А.Ф. Можайский получил патент, а затем построил и испытал самолет, имевший практически все составляющие современного самолета. Дату испытания этого самолета с человеком на борту принято считать началом развития авиации. В 1894 г. увидела свет работа К.Э. Циолковского "Аэроплан, или птицеподобная (авиационная) летательная машина ", в которой автор обосновал идею создания аэроплана с неподвижным свободнонесущим крылом. На самолете предлагалось иметь крыло трапециевидной формы с поперечным V при изогнутости по типу чайки. На эскизе, помещенном в статье, были показаны тянущий винт, обтекающей формы корпус, хвостовое оперение и шасси. В 1905 г. Циолковский предложил ромбовидный и клиновидный профили крыла для аппаратов со сверхзвуковыми скоростями полета. Несмотря на трудности, обусловленные незнанием законов аэродинамики, создание планеров и самолетов продолжалось. Конструкция их часто была очень сложной. Первые теоретические основы аэродинамики, теории полета и расчета самолета тогда лишь отдаленно напоминали сегодняшние теории. Созданы они были в результате работ «отца» русской авиации Н.Е. Жуковского и его учеников.

Второй период развития самолетостроения характеризуется становлением базы аэродинамической науки, накоплением новых сведений о способах и методах конструирования и проектирования самолетов. Особую роль на этом этапе заняли такие ученые, как С.А. Чаплыгин, Б.Н. Юрьев, А.Н. Туполев, и сам Н.Е. Жуковский непосредственно. Первым в мире успешно летающим аппаратом, оснащенным двигателем, стал самолет, который сконструировали и построили американцы из Северной Каролины братья Уилберг и Орвилл Райт (17 декабрь 1903г). Самолет, взлетная масса которого составляла 544 кг, представлял собой биплан с двумя толкающими винтами, вращающимися в противоположных направлениях, с передним горизонтальным и задним вертикальным оперением. Двигатель внутреннего сгорания Wright мощностью 30 л.с. крепился на нижнем крыле с правой стороны от места расположения пилота, который во время полета находился в лежачем положении. Управление самолета осуществлялось рукояткой руля высоты, а для изменения направления движения использовался метод перекашивания крыла боковым движением бедер, при этом автоматически отклонялся руль направления. Разбег самолета осуществлялся по деревянному рельсу длиной 18 м.

Третий этап с 1914 по 1935 г. характеризуется направленностью достижений в интересах удовлетворений потребности общества. Именно в годы войны самолеты стали быстро совершенствоваться, улучшались характеристики двигателей, конструкции, аэродинамические показатели. В эти годы в России было принято решение о создании воздушного флота, об объединении мелких предприятий и организации первых КБ А.Н. Туполева и Н.Н. Поликарпова, о создании Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ) и ряда учебных вузов (в т.ч. Московского Авиационного Института) и академий для подготовки специалистов научных исследований.

Четвертый этап до 1950 г. был отмечен значительным улучшением аэродинамических характеристик, смены двигателей с поршневых на газотурбинные, возможностью самолетов подниматься на большую высоту, летать на дальние расстояния, улучшением показателей прочности, надежности, долговечности.

На этом этапе произошел переход от биплановых самолетов до моноплановым, смена расположения шасси с компоновки, когда третье одиночное колесо располагалось сзади до того, когда оно стало находиться спереди. Кроме того, самолетный парк был значительно увеличен, особое значение оказала Вторая Мировая война.

Пятый этап с 1945 по 1965 г. отмечен развитием высокоскоростных самолетов, летающих на околозвуковых скоростях, улучшением их аэродинамики, снижением сопротивления аэродинамического, а также переход к крыльям малых удлинений, треугольным, стреловидным с малой относительной толщиной, фюзеляжам с увеличенным удлинением и цельноповоротным стабилизатором. В эти годы появились первые пассажирские реактивные самолеты Ту-104, турбовинтовые пассажирские самолеты Ил-18, и самолет для межконтинентальных полетов Ту-114 и другие.

Шестой период с 1960 г. до сегодняшних дней можно охарактеризовать как электронно-вычислительную эпоху в конструировании самолетов. Сегодня авиация представлена самолетами, летающими со сверхзвуковыми скоростями, истребителями, истребителями-бомбардировщиками и бомбардировочной авиацией, самолетами с возможностью вертикального взлета и посадки, а также военно-транспортной авиацией