- •Посвящается 75-летию Московского авиационного института системный подход к проектированию ла.
- •1.1. Техническое задание на проектирование
- •1.2. Сложные (большие) системы, их свойства .
- •1.3. Летательный аппарат – главный элемент авиационного и ракетно-космического комплекса
- •1.4. Системы и компоновка летательного аппарата
- •Инженерное обеспечение проектирования летательного аппарата.
- •2.1. Основные этапы проектирования авиационного комплекса
- •2.2. Иерархия систем летательного аппарата. Специализация инженеров, создающих системы.
- •Глава 3 среда в которой существует и функционирует летательный аппарат
- •3.1. Факторы, влияющие на функциональные возможности и облик летательного аппарата
- •3.2. Естественная внешняя среда - атмосфера Земли и околоземное пространство
- •3.2.1. Основные параметры и свойства воздуха в атмосфере
- •3.2.3. Решение проектно-конструкторских задач и неопределенность по параметрам естественной внешней среды
- •3.3. Искусственная внешняя среда
- •3.3.1. Аэропорт. Взлетно-посадочная полоса
- •3.3.2. Наземные системы обслуживания и подготовки самолета к полету
- •3.3.3. Обеспечение регулярности и безопасности полетов пассажирских самолетов
- •3.3.4. Стартовый ракетный комплекс
- •3.3.5. Решение проектно-конструкторских задач и неопределенность по параметрам искусственной внешней среды
- •Часть вторая теоретические основы авиационной техники
- •Глава 4 принципы полета и классификация летательных аппаратов
- •4.1. Классификация принципов полета
- •4.2. Реализация ракетодинамического и баллистического принципов полета
- •4.3. Реализация аэростатического принципа полета
- •4.4. Реализация аэродинамического принципа полета
- •4.5. Летательные аппараты, реализующие несколько принципов полета
- •4.6. Крылатый летательный аппарат в космическом пространстве
- •Глава 5 основы аэродинамики
- •5.1. Взаимодействие среды и движущегося тела. Классификация скоростей полета
- •5.2. Аэродинамический эксперимент
- •5.3. Аэродинамические силы
- •5.4. Основные законы аэродинамики
- •5.5. Элементы аэродинамики больших скоростей
- •5.6. Системы осей координат
- •5.7. Аэродинамические характеристики самолета
- •Глава 6 основы динамики полета самолета 6.1. Траектории движения
- •6.2. Силы, действующие на самолет в полете
- •6.3. Пространственное движение самолета
- •6.4. Понятие об аэродинамическом расчете
- •Глава 7 аэродинамическая компоновка летательных аппаратов
- •7.1. Геометрические параметры обтекаемых тел
- •7.1.1. Геометрические параметры несущей поверхности (крыла)
- •7.1.2 Геометрические параметры несущих частей самолета (фюзеляжа)
- •7.2.1. Аэродинамические схемы. Продольная балансировка, устойчивость и управляемость самолета
- •ΔδΔYг.О.ΔMz ΔωzΔαΔYсам δ¯ny.
- •7.2.2. Боковая балансировка, устойчивость и управляемость самолета
- •7.2.3. Состав системы управления самолетом
- •7.2.4. Показатели управляемости самолета
- •7.3. Влияние на аэродинамическую компоновку условий базирования и эксплуатации
- •7.4. Летательные аппараты короткого и вертикального взлета и посадки
- •7.4.1. Вертолеты
- •7.4.2. Самолеты вертикального (укороченного) взлета и посадки
- •7.5. Гидроавиация
- •7.6. Самолет изменяемой геометрии
- •7.7. Средства обнаружения и аэродинамическая компоновка
- •7.8. Аэродинамическая компоновка и активные системы управления
- •Глава 8 основы прочности и жесткости летательных аппаратов
- •8.1. Нагружение агрегатов самолета и их деформация под нагрузкой
- •8.2. Статическое и динамическое нагружение частей летательных аппаратов
- •8.3. Нормы прочности - закон при создании конструкции самолета
- •8.4. Предварительная динамическая компоновка летательных аппаратов
- •8.5. Прочностной эксперимент
- •8.6. Активные системы управления и нагружение частей самолета
- •8.7. Понятие надежности и живучести летательного аппарата
- •Инженерные основы авиационной техники
- •Глава 9 взлетная масса самолета
- •9.1. Взлетная масса как критерий выбора проектного решения
- •9.2. Уравнение существования самолета
- •Глава 10 основные элементы конструкции летательных аппаратов
- •10.1. Основные конструкционные материалы
- •10.2. Внешние нагрузки и реакции опор
- •10.3. Простейшие виды нагружения и простейшие конструктивные элементы
- •10.3.1. Растяжение
- •10.3.2. Сжатие
- •10.3.3. Сдвиг
- •10.3.4. Кручение
- •10.3.5. Изгиб
- •10.4. Подкрепленные тонкостенные оболочки - основа конструкции планера летательных аппаратов
- •Глава 11 элементы конструкции планера самолета
- •11.1. Примеры конструктивно-технологических решений
- •11.2. Конструктивно-силовые схемы агрегатов планера самолета
- •11.3. Реализация требований тз в процессе разработки конструкции
- •Глава 12 элементы конструкции систем управления
- •12.1. Системы прямого управления самолетом
- •12.2. Усилия на рычагах управления
- •12.3. Система непрямого (бустерного) управления
- •Глава 13 элементы конструкции шасси
- •13.1. Движение самолета по аэродрому
- •13.2. Амортизационная система самолета
- •13.3. Конструктивные схемы амортизационных стоек шасси
- •Глава 14 основы устройства силовых установок летательных аппаратов
- •14.1. Двигатели, применяемые на летательных аппаратах
- •14.2. Воздухозаборники и сопла двигателей самолета
- •14.3. Топливная система самолета
- •Глава 15 бортовые системы и оборудование самолета
- •15.1. Пассажирское бортовое и специальное оборудование
- •15.2. Системы кондиционирования и индивидуального жизнеобеспечения
- •15.2.1. Влияние условий полета на организм человека
- •15.2.2. Системы кондиционирования воздуха в гермокабинах
- •15.2.3. Системы индивидуального жизнеобеспечения
- •5.3. Системы защиты в особых условиях
- •15.3.1. Противообледенительные системы
- •15.3.2. Противопожарные системы
- •15.4. Системы спасения и десантирования
- •15.4.1. Средства спасения на пассажирских самолетах
- •15.4.2. Средства спасения на военных самолетах
- •15.4.3. Системы десантирования
- •15.5. Пилотажно-навигационное и радиотехническое оборудование
- •15.5.1. Пилотажно-навигационное оборудование
- •15.5.2. Радиотехническое оборудование
- •15.5.3. Комплексы бортового радиоэлектронного оборудования
- •15.5.4. Бортовое оборудование и кабина экипажа
- •15.6. Бортовые энергетические системы летательных аппаратов
- •Глава 16 основы производства летательных аппаратов
- •16.1. Основные этапы изготовления летательных аппаратов
- •16.2. Производство авиационного предприятия и субподрядчики
- •16.3. Стандартизация и унификация в авиационном производстве
- •16.4. Некоторые технологические аспекты проектирования летательных аппаратов
- •Глава 17 основы эксплуатации летательных аппаратов
- •17.1. Основные фазы существования летательных аппаратов в эксплуатации
- •17.2. Некоторые аспекты технической эксплуатации агрегатов и систем самолета
- •17.3. Некоторые эксплуатационные аспекты проектирования
- •Глава 18 основы проектирования летательных аппаратов
- •18.1. Содержание процесса и основные этапы проектирования летательных аппаратов
- •18.2. Некоторые экономические аспекты проектирования
- •18.3. Некоторые эргономические и экологические аспекты проектирования
- •18.4. Формальные и неформальные аспекты проектирования
- •18.5. Проектирование самолета и эвм
- •18.6. Сертификация самолетов гражданской авиации
- •Часть четвертая краткий обзор развития отечественной авиационной техники
- •Глава 19 самолетостроение в довоенный период и в годы великой отечественной войны
- •19.1. Начало пути
- •19.2. Самолеты 30-х годов
- •19.3. Самолеты предвоенных лет и в годы Великой Отечественной войны Советского Союза
- •Глава 20 отечественная авиация в послевоенный период
- •20.1. Освоение больших дозвуковых скоростей полета
- •20.2. Сверхзвуковая боевая авиация
- •20.3. Развитие гражданской авиации
- •20.4. Гражданские и боевые вертолеты
- •20.5. Авиация России в 90-е годы
- •Глава 21 возможные пути развития гражданской авиации и задачи, стоящие перед самолетостроением
- •21.1. Общие закономерности развития гражданского самолетостроения
- •21.2. Увеличение коммерческой нагрузки
- •21.3. Увеличение рейсовой скорости
- •21.4. Уменьшение расходов на эксплуатацию
- •21.5. Уменьшение массы самолета
- •21.6. Увеличение аэродинамического качества самолета
- •21.7. Уменьшение расхода топлива
- •Заключение
7.8. Аэродинамическая компоновка и активные системы управления
Проектировщики практически исчерпали все возможности повышения эффективности самолета за счет выбора оптимальных параметров схемы (аэродинамической компоновки). Применение активных систем управления или техники активного управления открывает перед проектировщиками большие возможности для успешного выполнения сложных ТЗ на проектирование. Техника активного управления предполагает, что в процессе полета часть управляющих воздействий на самолет не зависит от действий летчика, а определяется автоматической системой управления (АСУ), обладающей значительно большими, чем летчик, быстродействием и точностью дозирования управляющих сигналов. Традиционный контур системы управления самолетом (см. рис. 7.33) дополняется обеспечивающими технику активного управления устройствами, взаимодействие которых с традиционной системой иллюстрируется рис. 7.98.
Рис. 7.98. Укрупненная блок-схема управления самолетом с АСУ |
Летчик управляет самолетом, отклоняя рулевые поверхности с помощью гидравлических рулевых приводов.
Независимо от летчика на приводы рулевых поверхностей и, соответственно, на рулевые поверхности подаются управляющие сигналы, сформированные бортовым комплексом цифровых вычислительных и аналоговых машин.
Бортовые цифровые вычислительные машины (БЦВМ), имеющие мощное программное обеспечение, вырабатывают управляющие сигналы на основе информации о потребной программе полета и действиях летчика, а также о реальных параметрах движения самолета, выдаваемых набором датчиков.
Информацию о скорости полета выдаютприемники воздушного давления, о высоте полета - различные высотомеры. Работающие как флюгеры в потоке обтекающего самолет воздуха датчики углов атаки и скольжения (ДУАС) выдают информацию о положении самолета относительно вектора скорости набегающего потока. Акселерометры (от лат. accelero - ускоряю и греч.metreo - измеряю) измеряют ускорение самолета в продольном, поперечном и вертикальном направлениях. Гироскопы (от греч. gyros - круг, gyreuo - вращаюсь и skopeo - смотрю) выдают информацию об углах тангажа, крена, рыскания и угловых скоростях вращения относительно всех трех осей.
Программное обеспечение БЦВМ может предусматривать различные концепции техники активного управления.
Наиболее существенное влияние на эффективность самолета и его аэродинамическую компоновку может оказатьконцепция обеспечения "искусственной" устойчивости самолета. В этой ситуации размеры оперения выбираются таким образом, чтобы самолет имел минимальный запас "естественной" устойчивости или был неустойчивым. Это позволяет уменьшить размеры оперения, как следствие - массу самолета, размеры крыла, лобовое сопротивление. При любых отклонениях самолета от положения балансировки АСУ отклоняет соответствующие рулевые поверхности, корректируя положение самолета, и самолет без участия летчика, который даже не успевает заметить это, возвращается в исходное положение.
Для того чтобы обеспечить необходимое быстродействие АСУ (до 40-50 коррекций в секунду), приходится отказываться от традиционных проводок управления и переходить напроводные (электродистанционные или волоконно-оптические) системы, связывающие все элементы АСУ. Чтобы обеспечить надежность и безотказность таких систем на уровне традиционных механических систем, ведется трех-, четырехкратное резервирование всех элементов системы.
Рис. 7.99. Самолет с НУПС и НУБС |
Естественно, что анализ и выбор концепций техники активного управления, которые при заданном ТЗ позволят улучшить ЛТХ или экономические характеристики проектируемого самолета, должен производиться на самых ранних этапах проектирования, поскольку это оказывает существенное влияние на конфигурацию и параметры аэродинамической схемы самолета.
В конечном итоге разрешение проектных противоречий, возникающих при проектировании самолета по все усложняющимся ТЗ, возможно не за счет выбора оптимальных проектных параметров самолета традиционной концепции, а за счет выбора какой-либо новой нетривиальной концепции, сформированной с учетом широкого применения новейших достижений, в том числе и техники активного управления.
Активные системы управления не только повышают ЛТХ, но и существенно улучшают условия работы высоконагруженной конструкции ЛА.