1 Разработка программно-методического обеспечения решения проектных задач в самолетостроении

Как известно из теоретической части дисциплины «Автоматизация проектно-конструкторских работ» программы и программные комплексы создаются на базе ранее разработанного или известного методического обеспечения. Промышленные программные комплексы «пишутся» с использованием современных алгоритмических языков программирования высокого уровня. Время, запланированное студентам в учебном процессе на лабораторные работы по данной дисциплине, не позволяет применять алгоритмизацию как естественный шаг разработки программных продуктов. Поэтому для программирования решения проектных задач будут использоваться современные общедоступные среды непосредственного программирования типа Excel, Mathcad и т.п.

Перед лабораторной работой студенты должны предварительно самостоятельно подготовить методическое обеспечение для решения заданных проектных задач. Возможны следующие варианты подготовки методического обеспечения:

• - использование методического обеспечения из дисциплины «Проектирование самолетов»;

• - использование методического обеспечения из различной авиационной литературы, посвященной вопросам проектирования самолетов;

• - разработка авторского методического обеспечения.

Первый вариант наиболее предпочтителен для большинства студентов, которые решают проектные задачи для типовых самолетов, по которым есть в рекомендуемой литературе дисциплины «Проектирование самолетов» все необходимые расчетные формулы.

Второй вариант требует большей инициативы студента при подготовке методического обеспечения и учит самостоятельной поисковой работе с научно-технической литературой.

Третий вариант рекомендуется наиболее способным студентам, склонным к исследовательской работе по проектным вопросам нетиповых самолетов, по которым сложно найти (или его нет совсем) методическое обеспечение.

Так как научным исследованиям студентов практически не учат по стандартному учебному плану (за исключением индивидуальной подготовки инициативных студентов), то ниже будет представлен пример разработки методического обеспечения для решения проектных задач на начальном этапе проектирования самолетов. Из дисциплины «Проектирование самолетов» студентам хорошо известно, что такими задачами являются задачи определения взлетной массы самолета в первом приближении, определения стартовых значений удельной нагрузки на крыло и тяговооруженности (энерговооруженности).

Этим задачам при проектировании самолета предшествует задача получения безразмерного геометрического облика проектируемого самолета. Решению этой задачи с применением вычислительной техники посвящено первое занятие лабораторных работ. Программный комплекс AIRLEGO для получения безразмерного геометрического облика проектируемого самолета описан в методическом пособии, изданном кафедрой, и выдаваемом студентам перед учебным занятием.

1.1 Разработка методического обеспечения решения проектных задач в самолетостроении на начальном этапе проектирования

Основным элементом методического обеспечения являются математические модели объектов или процессов. Математическая модель – совокупность зависимостей (формул), описывающих в математическом виде все свойства объекта или процесса (математические, физические, логические свойства и т.п.).

Математические модели бывают трех видов:

1. Полные и точные математические модели объектов и процессов, дающие абсолютно точное и полное представление и соответствие реальным объектам и процессам. В основе этих моделей лежат зависимости, полно и точно описывающие все свойства объектов и процессов.

2. Приближенные математические модели объектов и процессов, дающие с определенной точностью представление и соответствие реальным объектам и процессам. В основе этих моделей лежат зависимости, приближенно описывающие все свойства объектов и процессов.

3. Аппроксимационные математические модели объектов и процессов, дающие с определенной точностью представление и соответствие реальным объектам и процессам. В основе этих моделей лежат зависимости, не описывающие свойства объектов и процессов, а представляющие математическую обработку статистических данных свойств объектов и процессов.

Для решения проектных задач - определения взлетной массы самолета в первом приближении, определения стартовых значений удельной нагрузки на крыло и тяговооруженности (энерговооруженности) можно разрабатывать и использовать практически только модели второго и третьего видов. Применение моделей первого вида ограничено при проектировании самолета из-за естественной неопределенности и приближенности многих исходных и промежуточных данных, используемых на ранних стадиях проектирования самолетов. Покажем это на примере решения задачи определения взлетной массы самолета в первом приближении.