Лекция 1

1. Общие вопросы проектирования.

0. Определение и задачи проектирования.

Проектирование-процесс создания технической документации, позволяющей обеспечить промышленное изготовление летательного аппарата (ЛА) и его эксплуатацию с заданными характеристиками и в заданных условиях.

Техническая документация в соответствии с требованиями ЕСКД делится на три группы:

1. Конструкторская документация (КД);

2. Технологическая документация (ТД);

3. Эксплуатационная документация (ЭД).

Теперь рассмотрим подробнее каждый вид:

1). КД включает в себя схемную, конструкторскую, монтажную и текстовую документацию.

КД отражает основные идеи и принципы, заложенные в проект, и отвечает на вопрос «что должно быть изготовлено?».

2). ТД – схемы технологического членения, схемы сборки, схемы увязки, монтажные схемы, технологические процессы (последовательность операций с определенным инструментом, оборудованием, сборочной оснасткой, измерительной оснасткой с указанием трудоемкости), конструкторская документация, руководящие технологические материалы, рекомендации, стандарты, производственные инструкции.

ТД регламентирует методы и средства сборки и изготовления и отвечает на вопрос «как изготовить?».

3). ЭД – тексты (руководство по эксплуатации и т.д.), рисунки, чертежи, схемы и т.д.

ЭД регламентирует вопросы эксплуатации и отвечает на вопрос «как правильно эксплуатировать ЛА?».

Задачей проектирования является разработка схемы, структуры и конструкции будущего самолета и составляющих его элементов, которая должна обеспечить при определенных ограничениях наиболее эффективное выполнение поставленных целей.

0. Требования, предъявляемые к проектируемому

самолету (деталям, узлам).

Перечислим требования, предъявляемые к проектируемому самолету и составляющих его элементов:

1. Удовлетворять своему назначению.

2. Технологичность (свойство самолета (детали, узла), позволяющее изготовить его на современном технологическом оборудовании с минимальными затратами труда и времени).

3.Надежность и живучесть (надежность – свойство объекта сохранять во времени значения всех параметров, характеризующих его работоспособность в заданных условиях; живучесть – свойство объекта сохранять работоспособность при наличии неблагоприятных факторов и повреждений).

4. Экономичность (прежде всего, окупаемость средств за определенный промежуток времени).

5. Экологические требования (по шуму, выхлопным газам, токсичным веществам, экологически чистое производство и т.д.).

6. Требования ICAO (международные требования), НЛГС (нормы летной годности самолетов и вертолетов), нормы прочности, РДК (рекомендации для конструкторов).

1.3. Этапы проектирования (л2.14.02)

Критическое количество человек в коллективе ОКБ:

300-500 человек – лёгкие – средние

3000-5000 человек - серьёзные

Этапы: глобальный (внешнее – взаимоотношения: заёмщик ОКБ) и внутреннее проектирование.

АНТК (внутреннее, внутри ОКБ):

- предварительное проектирование

• эскизное проектирование

• рабочее проектирование

Внешнее проектирование:

• анализ областей и условий применения,

• разработка общей концепции (какой будет самолёт, какой тип двигателя…),

• операционное моделирование,

• тактико-технические требования, экономические, и оценка будущего самолёта.

Внутреннее проектирование:

• разработка концепции самолёта,

• формирование облика самолёта (эскиз + описание, обоснование),

• определение структуры подсистемы самолёта,

• моделирование,

• параметрические исследования (подбор наилучших параметров – удлинение, сужение…),

• анализ эффективности оптимизации – техническое предложение.

(1-5 человек,. 1-4 недели, 30 вариантов, погрешность массы: 8-10%).

Эскизное проектирование:

• определение КСС (состав, взаимное положение, назначение констр. элементов),

• компоновка самолёта,

• центровка, весовые, аэродинамические, прочностные расчёты, аэроупругость, экспериментальные исследования, макетирование – эскизный проект.

(10-200 человек, 3-12 мес., 150 вариантов, погрешность массы – 5%).

Силы действующие на ЛА

• проводятся различные экспериментальные исследования

• макетирование (изготовление из других материалов – дерево…)

В итоге эскизный проект, утверждённый комиссией.

Эту работу выполняют 10-200 человек, от 3-12 мес., прорабатывают 150 вариантов. Погрешность массы – 5 %.

Рабочее проектирование:

• разработка технической документации (чертежей, технологичн. и эксплуатац., прочностные размеры),

• экспериментальные исследования работы,, опытно – конструкторские работы (уточняющие расчёты (аэтод. прочн. массы), стендовые отработки систем (если есть зачем, то делаются исправления в чертежах…),

• изготовление опытного образца,

• государственная комиссия.

3. Принципы и правила конструирования (л6 22.02)

Принципы – обобщённая группа правил конструирования.

3.1. Принцип max экономической эффективности.

3.2. Принцип min массы.

3.3. Принцип аэродинамической эффективности.

3.4. Принцип max технологичности.

3.5. Принцип заданной долговечности, ресурса, живучести.

Решая взаимосвязь принципов и правил и их противоречивости, непрерывный поиск решений – в виде компромисса.

3.1. Принцип max экономической эффективности.

3.1.1. min затрат при разработке и проектирования.

3.1.2. min затраты при серийном производстве.

3.1.3. min при эксплуатации.

3.1.1.1. Системный подход при распределении средств

1. первоначальное проектирование

2. изготовление опытного образца

3. лётные испытания

4. доконструирование (доработки)

5. внедрение констр. изменений (доработки).

3.1.1.2. Max преемственность конструкции

1. анализ и использование агрегатов предыдущих самолётов

2. глубокий анализ всех знаний данной и смежной областях науки и техники

3. грамотный анализ на основе глубокого понимания, модификация старых (старая конструкция – отработанная, проверенная , известны все слабые и сильные стороны).

• применение известных узлов и агрегатов

• ознакомление с информацией аналогов

• испытание стандартных изделий и узлов

• применение унификации

Стандарт – гарантия качества.

АНУ – авиац. нормаль унифицированная

3.1.1.3. Внедрение автоматизированного проектирования

• трудности в оценке большого количества вариантов

ЭВМ : - отказ от упрощений и осреднений

• учесть ряд второстепенных требований

• устранение ошибок в расчётах

Внедрение САПР: сокращение сроков проектирования в 2-3 раза, снижение затрат

на 50-60 %.

3.1.1.4. min стоимость материалов

Стоимость материалов – значительная часть стоимость планера.

3.1.1.5. Использование рациональной технологичности изготовления

КИМ (коэф. использ. матер.) = m_ДЕТ. / m_ЗАГОТ.

Сверх пластичная деформация снижает стоимость на 50-70%;

стоимость фюзеляжа из КМ на 17% дешевле.

3.1.2. min затраты в серийном производстве

• удовлетворять требованиям технологичности

• повышать качество чертежей

• max преемственность конструкции

• широко использовать нормализованные, унифицированные и стандартные элементы и узлы (детский конструктор).

3.1.3. min затраты в эксплуатации

Необходимо:

• увеличить межремонтный период,

• увеличить срок службы самолёта,

• снижение расхода топлива,

• удовлетворять эксплуатационным требованиям (экспл. технологичности и ремонтопригодности)

Технологическое обслуживание самолёта состоит:

1. монтаж / демонтаж,

2. текущий осмотр,

3. регулировка,

4. загрузка / разгрузка,

5. заправка,

6. транспортировка,

7. защита от коррозии,

8. незначительные ремонтные работы.