Глава 1. Лпр1. Подготовка исходных данных для проектирования. Выбор схемы самолета, типа и количества двигателей

1.1. Подготовка исходных данных для проектирования

Непосредственно процессу проектирования самолета предшествует ряд этапов, формирующих исходные данные для проектирования. Наиболее существенными из них являются:

• Анализ предпосылок создания данного самолета.

• Формирование технического задания (ТЗ) на проектируемый самолет.

• Анализ ТЗ, выбор прототипов проектируемого самолета, сбор и анализ их статистических данных.

• Формирования научно-технического и методического задела.

Два первые из перечисленных этапов являются задачами «внешнего проектирования» и выполняются государственными учреждениями и специализированными научно-исследовательскими институтами, учитывающими как внутренние потребности страны, так и ее внешнеэкономические и оборонные задачи.

Так, например, исходя из существующего и прогнозируемого объема внутренних и международных грузопассажирских авиаперевозок, решается задача формирования потребного парка воздушных судов и их рациональных летно-технических характеристик. В новых экономических условиях эту задачу могут решать соответствующие подразделения авиакомпаний.

Аналогично, для военных самолетов с учетом политической обстановки и военной доктрины разрабатываются стратегии применения авиации в возможных конфликтах и на основании анализа операций и теории игр формируются требования к количеству и летно-техническим характеристикам различных видов военных самолетов.

Следует отметить, что хотя два названных этапа и не относятся к процессу «внутреннего проектирования», в рамках которого выполняется курсовая работа, студент должен иметь представление о задачах, решаемых на этих стадиях разработки проекта, тем более что эти вопросы рассматриваются в лекционных курсах «Проектирование и эффективность авиационных комплексов» и «Проектирование самолетов». Кроме того, в последнее время наблюдается все большее взаимопересечение и взаимопроникновение задач внутреннего и внешнего проектирования.

Основные этапы первоначальной стадии внутреннего проектирования, а именно этапы разработки Технического предложения, в рамках которого выполняется сначала курсовая работа, а затем и дипломный проект, показаны на рис. 1.1.

Начинается разработка Технического предложения (в нашем случае курсовой работы) с предварительных изысканий, содержанием которых являются:

1.– формирование (с обязательным учетом требований задания на курсовую работу) предварительного ТЗ на проектирование самолета;

2.– формирование научно-технического и методического задела;

3.– выбор схемы самолета, типа и числа его двигателей.

Первый пункт предварительных изысканий необходим, так как в задании на курсовую работу дается лишь минимальный перечень требований к проектируемому самолету ( m цел.нагр, N пасс., ЛТХ потребн. и т.п.). Остальные же требования, регламентируемые техническим заданием (такие, например, как ресурсные характеристики, состав экипажа, требования к комфорту пассажиров и др.) должны быть сформулированы самим студентом.

Итак, основным документом, определяющим потребные характеристики будущего самолета, является техническое задание (ТЗ) на его проектирование. Для военных самолетов оно оформляется в виде тактико-технических требований (ТТТ) к самолету.

НЕТ

Рис. 1.1. Блок-схема предварительного проектирования.

Структура технического задания, содержание его общей и специальной частей, а также учитываемые в процессе проектирования ограничения представлены на рис. 1.2.

Техническое задание на проектирование пассажирского самолета должно содержать:

1. Назначение проектируемого самолета, включая условия его применения (в том числе характеристики используемых аэродромов).

2. Общие требования – в виде указаний на нормы летной годности и другие стандарты, которыми необходимо руководствоваться в процессе проектирования.

3. Требуемые летно-технические характеристики.

4. Требуемые ресурсные характеристики.

5. Состав экипажа самолета.

6. Требуемый уровень комфорта в кабине пассажиров.

7. Состав оборудования самолета.

8. Требования к силовой установке.

9. Общие требования к системе технического обслуживания.

10. Характеристики технического уровня самолета.

Предварительное формирование ТЗ (а только такое требуется в курсовой работе) выполняется студентом путем анализа и сравнения статистических данных самолетов аналогичного класса, то есть самолетов-прототипов. Такой подход позволяет использовать обобщенный опыт мирового самолетостроения.

. В число прототипов, как правило, включаются самолеты аналогичного назначения, обладающие характеристиками, максимально близкими к проектируемому самолету.

Например, для магистрального пассажирского самолета критерием выбора прототипа будет близость величин:

максимальной пассажировместимости (или масса коммерч.нагр. ),

расчетной дальности полета Lрасч, крейсерских скорости и высоты полета,

условий базирования: Lвпп, Vзп и Vпос.

Перечень норм, используемых при проектировании самолета.

• АП-21 – процедура сертификации

• АП-21FG – сертификация для производства

• АП-23 – ЛЕГКИЕ САМОЛЕТЫ

• АП-25 – ТРАНСПОРТНЫЕ САМОЛЕТЫ

• АП-183 – представители авиационной власти

• Нормы по шуму

• Нормы по эмиссии

и другие

Для военного (например, ударного) самолета соответствующими величинами будут:

масса целевой нагрузки- mцелев. нагр;

боевой радиус действия Rбоев.;

длина разбега L разб., длина пробега Lпроб;

максимальная скорость полета V max. на высоте H;

крейсерская скорость полета V крейс на высоте H крейс;

максимальная эксплуатационная перегрузка nу.

Необходимо также указать при этом период разработки самолета, т.е. определить его поколение, влияющее на уровень научно-технических достижений, использованных при его создании.

По каждому из самолетов-прототипов подбирается, обрабатывается и систематизируется информация по особенностям схемы и конструкции, их геометрическим, массовым и аэродинамическим характеристикам, силовой установке, составе оборудования и систем, а также ЛТХ.

Следует обратить особое внимание на три основных проектных параметра самолета, величины которых должны обязательно присутствовать в таблице: взлетную нагрузку на крыло, взлетную тяговооруженность и относительную массу топлива. Если по каким-либо причинам их не удалось найти в технической литературе, их величины вычисляются на основании приведенных данных по известным формулам [1].

Полученная статистическая информация позволяет обоснованно сузить поле поиска при выборе схемы самолета, типа и количества двигателей, диапазона варьирования проектных параметров. Пример оформления результатов подобной работы представлен в таблице 1.1 Приложения 3 к данному пособию.