22.Вариантное конструирование, его содержание и примеры применения на практике.

Критерии оценки вариантов конструкции в процессе проектирования самолета - важный инструмент конструктора, решающего задачи любого уровня, от планера до детали. Этот инструмент позволяет принять решение, сделать выбор из множества мыслимых вариантов решения задачи.

Техническое задание на проектирование самолета, на поиск наиболее целесообразной структуры самолета фиксирует свойства этой структуры. Всякий проектный вариант самолета, не удовлетворяющий техническому заданию, неприемлем, и дальнейшая его проработка прекращается. Из множества приемлемых вариантов нужно выбрать наиболее целесообразный.

Бланк задания: исходные данные

Исходные данные: внешние размеры рулевой поверхности

1. Обзор и анализ подобных конструкций и конструктивно-силовых схем.

2. Разработка вариантов конструкции. Рул. поверхности:

-клепаная

-трехслойная

-сотовая

23.Модификация конструкции, ее сущность и примеры применения на практике.

При проектировании можно базироваться на двух принципах: эволюционные изменения и создания нового. В первом случае изделие совершенствуется в течение определенного времени путем внесения незначительных улучшений. При этом риск допустить крупные ошибки невелик. Бурный рост научных и технических открытий, весь ход общественного развития выдвинули на первый план задачу создания изделий, базирующихся на новых технических решениях. Такой путь проектирования сопряжен с большей степенью риска. На практике конструктор одновременно создает новое и осуществляет изменения.

Бланк заданий:

Исходные данные: m_агр , размеры

m_агр=∑m_i

m_i =V_i ρ_i

V_i =S_i δ_i

Определяем несущую способность всех элементов

M_д = F_пояса σ_разр M_цт

Q = δ_ст h_цт τ_р

Τ_р =0.9kE/(b/ δ)²

24. Методика оценки эффективности конструктивно-технологических решений при одновременном изменении массы и стоимости агрегата

Критерии оценки вариантов конструкции в процессе проектирования самолета — важный инструмент конструктора, решающего задачи любого уровня, от планера до детали. Этот инструмент позволяет принять решение, сделать выбор из множества мыслимых вариантов решения задачи.

Обобщенные критерии — эффективность и экономичность — в процессе проектирования самолета правомерны только на стадии разработки технического задания. На этой стадии ведется поиск наиболее благоприятного сочетания свойств еще не существую­щего самолета. Исследуя различные операции с применением самолета, проектировщики пользуются вероятностными и средне­статистическими характеристиками, связывающими показатели эффективности и экономичности с функциональными и технологи­ческими свойствами самолета.

Найденное в этих исследованиях сочетание потребных характеристик самолета ложится в основу технического задания.

Из множества приемлемых вариантов нужно выбрать наиболее целе­сообразный, и тогда встает вопрос о критерии целесообразности как о критерии, прямо или косвенно указывающем, какой ценой достигнута приемлемость рассматриваемого варианта са­молета.

Всю совокупность связей между структурой самолета и затратами на его изготовление, эксплуатацию и ремонт приходится учитывать при оценке проектных вариантов самолета на стадии разработки технического предложения, так как на этой стадии широко варьируются состав самолета, его архитектура и принципы конструктивного воплощения. Но по мере осуществления стадий проектирования область вариаций постепенно сужается и смеща­ется. В эскизном проектировании состав и архитектура самолета претерпевают незначительные изменения, уточняются. Зато об­ласть вариаций конструкции расширяется и детализируется благо­даря вариантности конструктивно-силовых схем и технологических решений. На стадии разработки технического проекта области вариаций локализуются. Здесь идет поиск наилучших конструктив­но-технологических решений агрегатов самолета при практиче­ски неизменных составе н архитектуре самолета.

Структура самолета в проектной документации отображается структурными схемами, чертежами общего вида и компоновки самолета и другими документами.

Каждая группа составляющих самолета (СФК) по-разному влияет на образование массы самолета в процессе его проектиро­вания и на затраты, связанные с изготовлением, ремонтом и эксп­луатацией самолета. Это своеобразие привело к тому, что в прак­тике проектирования весовые параметры самолета стали применять как технические эквиваленты затрат. Подход к оценке проектных вариантов через весовые параметры обосновывается еще и тем, что от массы самолета, его компонентов и аэродинамического качества самолета зависит величина потребной для полета силы тяги:

Отсюда видно, что чем меньше масса самолета, тем меньше энер­гозатраты на его полет.

Заметим, что подход к оценке проектных вариантов самолета через весовые категории некорректен, так как стоимость компонен­тов самолета не пропорциональна их массе. Зависимость стоимости от массы компонентов самолета различна как между группами составляющих, так и внутри групп. Однако в практике проекти­рования, используя весовые оценки, не упускают из поля зрения связи экономических показателей с техническими. И важно еще то, что по мере осуществления стадий проектирования степень некорректности весовых оценок снижается, так как стабилизи­руются состав и архитектура самолета, а значит и стоимость го­товых изделий, затраты на расходуемые компоненты самолета, су­жается круг конструктивно-технологических решений, и, соответственно, стабилизируются затраты на изготовление агрегатов са­молета .

Подход к оценке проектных вариантов самолета с помощью весовых категорий основывается на том, что чем вариант совер­шеннее, тем меньшей массой самолета «обрастает» масса целевой нагрузки. Количественным критерием для такой оценки служит показатель целевой отдачи самолета:

Где — масса целевой нагрузки; — взлетная масса само­лета. Чем больше этот показатель, тем «совершеннее» проектный вариант самолета.

Различие круга задач, решаемых на разных стадиях проекти­рования, различие областей вариаций структуры самолета на стадиях требуют различного представления показателя целевой отдачи. Так, используя развернутое выражение взлетной массы самолета через массы составляющих (уравнение весового баланса), т. е.

для стадий разработки технического предложения и эскизного проекта, где широко варьируются состав и архитектура самолета, критерий целевой отдачи полезно представить в следующем виде:

На завершающих этапах эскизного проектирования и на ста­дии разработки технического проекта, когда состав самолета оп­ределен полностью, архитектура практически стабилизирована, а конструкция — варьируется, тот же критерий удобен в другой записи:

Разные формы критерия призваны отразить области вариаций. Так форма (11.2) предполагает возможность вариаций всех ком­понентов самолета, и массы этих компонентов в дроби правой ча­сти представлены на равных правах. Форма же (11.3) предпола­гает, что вариации ведут к изменению массы конструкции само­лета , силовой установки . _у и топлива . При этом масса оборудования и управления и масса экипажа зафик­сированы (влияние изменения этих компонентов возвращает к стадии эскизного проектирования и даже к стадии разработки технического предложения).

Показатель целевой отдачи используется и при разработке кон­струкции планера, но косвенно. Поскольку конструкция планера— это часть конструкции самолета, то, как это видно из (11.2) и(11.3), уменьшая массу конструкции планера, конструктор повы­шает целевую отдачу самолета. Однако напомним, что масса кон­струкции как критерий корректен лишь тогда, когда в конструк­цию заложены стабильные технологические принципы, использу­ются те же материалы, типы конструкций. В зависимости от изме­нений конструктивно-технологических основ конструкции агре­гата изменяются стоимости материалов, их обработка, сборка, трудоемкость и, значит, затраты на изготовление. Значит, конст­руктор, пользуясь критерием целевой отдачи (или производным от него критерием), должен всегда помнить об ограниченности поля его корректного проявления.