2. Особенности и проблемы проектирования агрегатов самолетов и вертолетов
Самолет как объект проектирования представляет собой сложную техническую систему, обладающую развитой иерархической структурой. В соответствии с системным подходом при решении задач определенного иерархического уровня нет необходимости строить всю иерархию системы. Обычно бывает достаточно рассмотреть системы и подсистемы на два порядка выше и ниже рассматриваемого. Тогда при проектировании самолета необходимо рассматривать более высокие иерархические уровни, например, транспортную систему и ее подсистему – авиационный комплекс. В свою очередь, если рассматривать самолет как исходную подсистему, то в нем можно выделить такие подсистемы, как планер, силовая установка, снаряжение, оборудование и т.д. Каждая из этих подсистем при проектировании также расчленяется на ряд подсистем, элементов, агрегатов и узлов. Графически иерархическая структура самолета с указанием возможных иерархических уровней представлена на рис. 1.20 в виде ориентированного графа.
Иерархические уровни связаны между собой двумя типами отношений. Первый тип характеризует структуру системы, упорядочивая состав ее элементов, блоков, агрегатов и связь частей между собой. На графе эти отношения представлены сплошными линиями.
Вместе с тем всякая структура создается для выполнения определенных полезных функций. Так, например, определенная конструкция крыла выполняет такие функции, как передача нагрузок, создание подъемной силы, размещение топлива и т.д. Таким образом, элементы подсистемы и ее отдельные иерархические уровни связаны между собой функциональными отношениями, которые на рис. 1.20 изображены пунктирными линиями. Каждому иерархическому уровню соответствует свой перечень задач, решение которых необходимо для принятия соответствующих этому уровню проектных решений. Так, на иерархических уровнях 1 и 2 необходимо принять решения о необходимых типах и желательных технико–экономических характеристиках самолетов рассматриваемой транспортной системы; числе (парке) каждого типа самолетов и их распределении по авиалиниям; характеристиках аэродромов базирования и их оборудования, способах обслуживания самолетов и составе экипажей и т.д. Решение этих задач позволяет ответить на важнейший вопрос: "что проектировать?", т.е. в каких условиях будет эксплуатироваться вновь создаваемый самолет и какими технико–экономическими характеристиками он должен обладать, чтобы его разработка оправдывала затрачиваемые на это средства. Ответы на эти вопросы оформляют в виде документов, называемых техническим заданием (ТЗ) на новые самолеты. Разработка ТЗ завершает один из этапов процесса проектирования, который по отношению к последующим является внешним.
На следующих трех уровнях определяют форму, размеры самолета, структуру и состав основных его агрегатов и систем, удовлетворяющих заданным требованиям. Эти задачи решают в конструкторском бюро и оформляют в виде технического предложения и эскизного проекта.
Последующие иерархические уровни включают в себя проектно–конструкторские задачи по разработке узлов и деталей всех агрегатов и систем самолета. Результаты этой работы, соответствующей этапу рабочего проектирования, оформляют в виде технической документации для производства и эксплуатации самолета.
Решение перечисленных выше задач позволяет принимать проектные решения, обеспечивая по мере перехода на более низкие иерархические уровни все большую степень детализации проектируемого объекта. При сравнении иерархических уровней и этапов проектирования видно, что усложнение самолета как объекта проектирования еще до формирования концепций системного подхода привело к расчленению самолета на определенные элементы, а процесса его проектирования – на отдельные этапы.
Итак, важным с точки зрения формализации аспектом проектирования самолета является его иерархическая структура и вытекающая из нее многоэтапность проектирования.
Рис. 1.20. Графическая модель иерархической структуры самолета (фрагмент)