Лабораторный практикум

Раздел IV.Методы разработки инновационной продукции

Рис. 7. Окно электронной базы данных по форсажной камере ГТД

Рис. 8. Окно электронной базы данных по реактивному соплу ГТД

281

Раздел IV.Методы разработки инновационной продукции

К авиационному двигателю предъявляют весьма жесткие технические требования не только по тяге, но и по другим критериям, возможностям использования в альтернативных технологиях. По этой причине к приоритетным техническим требованиями в авиадвигателестроении относят не только тягу, но и другие параметры: удельные параметры, ресурс, надежность

идругие. Для их удовлетворения необходимо применять не только новые методы науки, но и новейшие конструкционные материалы, высокие и узловые технологии, новые устройства конструкции ГТД, «ноу-хау» и другие новации.

Анализируя данные патентной статистики по высокоманевренным истребителям (истребителям-бомбардировщикам)

имногоцелевым ударным самолетам зарубежной военной авиации, можно сделать вывод, что они характеризуются высоким уровнем температуры газа перед турбиной 1850…1950 ° K, малой величиной степени двухконтурности и существенно улучшенными массово-габаритными показателями. Двигатели

имеют отношение тяги к массе RФ0/Mдв = 9…10, высокою лобовую тягу, минимальное число деталей, существенно улучшенные эксплуатационные характеристики (ресурс составляет 50…100% ресурса планера, надежность на 60…80% выше, трудоемкость технического обслуживания в 2…3 раза меньше, стоимость жизненного цикла примерно в 1,3 раза меньше по сравнению с теми же параметрами двигателей 4-го поколения, которые находятся в эксплуатации). Они обеспечивают крейсерский полет со сверхзвуковой скоростью на нефорсированном режиме, высокую маневренность и высокие взлетно-посадочные характеристики, а также низкий уровень заметности и высокую боевую живучесть4 [1,2].

Кроме сказанного, электронная база данных (рис. 2) позволяет получить данные для:

−улучшения аэродинамических характеристик и повышения нагруженности лопаточных машин;

4 Скибин, В.А. Работы ведущих авиадвигателестроительных компаний по созданию перспективных авиационных двигателей (аналитический обзор) / Под общей ред. В.А. Скибина, В.И. Солонина – М.: ЦИАМ, 2004. – 424 с.

282

Раздел IV.Методы разработки инновационной продукции

−применения управления пограничным слоем путем его сдува и отсоса;

−уменьшения уровня эмиссии камеры сгорания с обедненной зоной горения или с каталитическим горением, стабилизации процесса горения применением воздействия электрическим полем, подачи топлива через микроламинатные и микроволновые плазменные форсунки;

−снижения уровня шума на взлете;

−улучшения характеристик на крейсерских режимах;

−применения конструкционных материалов с «памятью

формы».

Анализ тенденций развития авиационных двигателей по электронной базе данных показал, что происходит постоянный рост качества авиационных двигателей, выражающийся в улучшении экономичности, снижении уровней шума и эмиссии вредных веществ, повышении надежности и увеличении ресурса вплоть до значений ресурса планера летательного аппарата5 [1,2].

После проведенной работы по сбору перспективных данных и сведений о современных разработках и конструкторских замыслах по созданию двигателей нового поколения, необходимо отсортировать «малоперспективные» технологии, и сформировать «ядро решений» для структурной оптимизации единых технологий создания ГТД в виде массива наилучших технологических предложений.

2. Описание используемых программных комплексов

Лабораторное занятие выполняют в системе Microsoft Access 2007 с помощью электронной базы данных единых технологий газотурбинных двигателей [3].

5 Селиванов С.Г., Поезжалова С.Н. Метод математического моделирования и структурной оптимизации единых технологий в инновационных проектах //Вестник УГАТУ. Т.12, №2 (31). 2009. С. 93-102.

283

Раздел IV.Методы разработки инновационной продукции

3. Задание

Найденные патентные документы по результатам выполнения предыдущего лабораторного занятия вставить и сохранить в базе данных единых технологий в окне соответствующего узла (агрегата, сборочной единицы, комплекса) газотурбинного двигателя.

4.Методика выполнения задания

1.Сохранить результаты патентного поиска в базе данных узловых технологий в системе MS Access. Для этого необходимо:

1.1.Скопировать файл с расширением *ppt в виде презентации или HTML, PDF в папку базы данных единой технологий;

1.2.Открыть базу данных единых технологий (файл MS Access

срасширением *mdb, опция );

1.3.Найти (панель слева) и открыть форму по соответствующему узлу двигателя (патенты для вентилятора,

компрессора, камеры сгорания, турбины, форсажной камеры, реактивного сопла6) в режиме конструктора (нажать правой кнопкой «мыши» на выбранную строку и из всплывающего спи-

ска «кликнуть» Конструктор) или выбрать значок (рис. 9);

6 Примечание: 1)другие агрегаты и системы газотурбинного двигателя (коробка приводов агрегатов, топливная система, гидравлическая система, электрическая система и другие системы) условно не указаны для упрощения учебного занятия; 2) устройства, которые относятся к нескольким узлам ГТД должны быть вставлены в файл каждого из названных агрегатов

284

Раздел IV.Методы разработки инновационной продукции

Рис. 9. Открытие формы в режиме конструктора

1.4. Добавить с помощью панели инструментов конструктора форм Кнопку в область формы на синем поле окна (далее нажать опцию Отмена перехода по записям). Далее следует нажать левой клавишей «мыши» на Кнопке и выделить мышкой небольшую область на форме (рис. 10);

285

Раздел IV.Методы разработки инновационной продукции

Рис. 10. Добавление кнопки в область формы

1.5.С помощью значка Свойства (нажатием правой клавиши мыши по Кнопке выбрать из списка значок свойств ) задать адрес гиперссылки, которую будет открывать данная кнопка. Для этого необходимо в окне свойств найти строку адрес гиперссылки и справа от нее нажать на кнопку и ввести адрес гиперссылки в строку Адрес, выбрав скопированный ранее файл с помощью нажатия левой кнопкой мыши по значку справа в верхнем углу появившегося диалогового окна. Нажать ОК;

1.6. В форме справа от кнопки написать название, номер и дату публикации патента, для этого следует выбрать значок панели инструментов конструктора форм (нажать значок левой клавишей «мыши» и растянуть текстовое окно на синем поле рабочей области заполняемой формы). Если имеются рисунки или иллюстрации к патентному документу, добавить их кнопкой ниже, предварительно скопировав в папку базы данных по патентной статистике (как правило, это форматы TIFF, JPEG);

1..7. Закрыть форму, сохранив изменения;

286

Раздел IV.Методы разработки инновационной продукции

Рис. 11. Сохранение дополнений к патентам электронной базы данных

1.8. Затем открыть форму анализируемого узла ГТД в обычном режиме (рис. 10) и проверить ее работоспособность.

Примечание: Удаление устаревшей патентной документации происходит следующим образом:

−открывается форма (рис. 10) в режиме конструктора;

−«кликнув» левой кнопкой «мыши» по удаляемому патенту, нажать кнопку на клавиатуре «Delete».

2.Оформить отчет о выполнении лабораторного занятия с указанием всех патентов на устройства, способы, материалы, полезные модели (в качестве дополнительной информации допускается включение данных на промышленные образцы, результаты научно-исследовательских работ, аналитических обзоров научной литературы, «ноу-хау» и авторских свидетельств на программные продукты).

5.Контрольные вопросы

1.Для каких целей разрабатывают электронные базы данных единых технологий?

2.Как использовать электронную базу данных единой технологии?

3.Как пополнить базу данных новыми патентами?

4.Как в базе данных задать гиперссылку на патенты?

5.Какие элементы панели инструментов конструктора форм используются в данной работе и для чего они предназначены?

287

Раздел IV.Методы разработки инновационной продукции

6. Требования к отчету

Отчет должен содержать титульный лист, цель работы и фрагменты результатов вставки патентных документов в электронную базы данных узловых технологий с указанием названия патента, номера и даты публикации патента по рассматриваемым узлам газотурбинного двигателя.

7. Критерий оценки результатов

При подведении итоговой оценки рекомендуется руководствоваться следующими критериями: «отлично» – соответствует более 90% качественному усвоению учебного материала; «хорошо» – соответствует более 75% до 90% качественного усвоения учебного материала; «удовлетворительно» – соответствует более 50% до 75% качественного усвоения учебного материала при условии отсутствия ошибок в обоснованиях.

В случае невыполнения перечисленных критериев или отсутствия на занятии студент должен пройти повторное выполнение лабораторного задания самостоятельно и представить новый вариант отчета к защите.

Список литературы

1.Селиванов С.Г., Гузаиров М.Б., Кутин А.А. Инноватика. Учебник для вузов. – М.: Машиностроение. 2008. -721 с.

2.Селиванов С.Г., Гузаиров М.Б. Системотехника инновационной подготовки производства в машиностроении. – М.: Машиностроение. 2012. -568 с.

3.Селиванов С. Г., Поезжалова С. Н. Узловые технологии для обеспечения технологической готовности к созданию авиационных двигателей нового поколения. Свидетельство о госуд. регистрации базы данных № 2010620680. // М.: Роспатент. 2010. Зарег. в реестре баз данных 10.11.2010.

288

Раздел IV.Методы разработки инновационной продукции

Лабораторное занятие № 4.4

Тема: Обоснование структуры графа «ядра решений»

инновационного проекта авиационного двигателя в

Fuzzy Logic

Содержание

Введение 1.Теоретическая часть.

2.Описание используемых программных комплексов

3.Задание

4.Методика выполнения задания

5.Контрольные вопросы

6.Требования к отчету

7.Критерий оценки результатов Список литературы

Введение

Объектами исследования является электронная база данных Роспатента (web-сайт: www.fips.ru.) и электронная база данных единой технологии авиационного двигателя.

Предметом исследования являются изобретения, полезные модели, промышленные образцы и единые технологии авиадвигателестроения, для определения возможностей их использования в инновационной деятельности.

Методы исследования – методы нечеткой логики (Fuzzy Logic) системы искусственного интеллекта.

Цель исследования – изучение метода определения основного перечня1 патентов высоких технологий (новых изобретений, полезных моделей и промышленных образцов) для обоснования единой технологии авиационных двигателей нового поколения.

Задача исследования – практическое освоение методов поиска и выбора отечественных изобретений, полезных моделей и промышленных образцов, которые удостоверены патентами РФ для НИОКР и инновационного проектирования.

1 определение «ядра решений»

289

Раздел IV.Методы разработки инновационной продукции

1.Теоретическая часть

В ходе выполнения данного лабораторного занятия необходимо приобрести практические навыки поиска и выбора патентных документов, подтверждающих новизну и правозащищенность инновационного проекта: изобретений, полезных моделей и промышленных образцов, зарегистрированных в электронной базе Роспатента.

Для использования метода определения «ядра решений» на графе единой технологии ГТД нового поколения в качестве основных средств математического моделирования в данной работе рассмотрены средства искусственного интеллекта, в частности экспертная система и метод нечеткой логики. Таким образом, основой рассматриваемого в данной работе метода принято применение комбинированной модели (экспертных систем и метода нечеткой логики), которая реализована в системе Matlab. Названные методы позволяют выполнить системный анализ электронной базы данных для формирования единой технологии ГТД. В частности, для решения задачи анализа данных патентной статистики по узловым технологиям газотурбинного двигателя применен пакет «Fuzzy Logic»2. С его помощью можно осуществлять поиск «ядра решений», которое опирается на результаты экспертных оценок, заключающихся в отборе наилучших технологий в целях создания единой технологии реактивных двигателей нового поколения.

Система автоматизации расчетов при использовании метода нечеткой логики предусматривает следующие вычислительные процедуры формирования системы ввода-вывода информации: числовые значения входных (оценка патента) и выходных (технология) переменных преобразуются в переменные нечеткой логики в зависимости от принадлежности к заданному множеству (низкая оценка – малоперспективная технология, средние значения – промежуточная технология, наивысшие значения – высокая технология, которой соответствует «отличная» оценка). В качестве входных сигналов (input) принят кортеж патентов по

2 Дьяконов В. П., Круглов В. В.MATLAB 6.5 SP1/7/7 SP2+Simulink 5/6. Инструменты искусственного интеллекта и биоинформатики. Серия «Библиотека профессионала» М. : СОЛОН-ПРЕСС, 2006. 456 с.

290