Инженерное обеспечение проектирования летательного аппарата.

   Целью проектирования авиационного (или любого другого технического) комплекса является разработка и создание новых, ранее не существовавших объектов, взаимодействие которых в процессе их эксплуатации приведет к желаемому результату.    В самом общем виде системное проектирование предполагает, что объект проектирования (авиационный комплекс или любой его компонент), его модель (представление проектировщика об этом объекте), собственно процесс проектированияи результат этого процесса (техническая документация, обеспечивающая организацию и осуществление всех этапов жизненного цикла ЛА) формируются как системы, т. е. обладают системными свойствами.    Организация процесса проектирования предполагает создание совокупности методологических средств и мероприятий для подготовки и обоснования решений по определенной сложной проблеме, которые оформляются в виде программы разработки. Совокупность этих средств и мероприятий, разграничение их между собой определяются, с одной стороны, объективно существующей их относительной самостоятельностью, а с другой стороны – исследовательскими возможностями исполнителей программы разработки – проектировщиков, их целями, позициями, представлениями об объекте проектирования.    Усложнение задач, которые должны решаться с помощью современных ЛА, расширяет номенклатуру и повышает уровень требований ТЗ, предъявляемых к ЛА, приводит к необходимости применения в проектировании, конструировании, производстве и эксплуатации ЛА новейших достижений как непосредственно авиационных направлений науки и техники, так и смежных отраслей.    Зачастую выполнение поставленного ТЗ возможно только за счет решений, находящихся на уровне изобретений как в целом по ЛА, так и по отдельным его компонентам, системам.    Работа в этих условиях выдвигает ставшие уже традиционными высокие требования к общетеоретической и специальной инженерно-технической подготовке специалистов для конструкторских бюро и НИИ авиационно- космического профиля.    Мастерство специалиста приходит с опытом работы, а комплекс знаний, необходимый для начала этой творческой, созидательной работы, будущие инженеры получают в специальных высших инженерно-технических учебных заведениях.    Слово «инженер» произошло от французского ingenieur, а оно от латинского ingenium – ум, изобретательность. Слово ingenious впервые было применено к некоторым военным машинам во II веке. Человека, который мог создавать такие машины, стали называть ingeniator – изобретатель.    Уровень инженерной подготовки проектировщика определяет и его цели, позиции, представления об объекте проектирования, и его исследовательские возможности.

2.1. Основные этапы проектирования авиационного комплекса

   Безусловно, было бы крайне желательно построить процесс создания АК как непрерывный, т. е. поставить цель, спроектировать средства для ее достижения, изготовить их малой серией, провести их опытную (пробную) эксплуатацию, оценить эффективность этих средств при достижении цели, а потом уже решить вопрос о широкомасштабном использовании этих средств. Так, собственно, и строился процесс проектирования на начальных этапах развития авиации.    Однако в настоящее время такая организация процесса проектирования совершенно неприемлема не столько из-за большой стоимости и длительности такого процесса (хотя и это весьма существенно), сколько из-за того, что даже опытная эксплуатация малой серии не позволит выявить множественный и сложный характер тех изменений, которые внесет во внешнюю среду длительная эксплуатация создаваемого технического объекта.    Сложившаяся в настоящее время практика проектирования предполагает разделение процесса проектирования на несколько последовательных взаимосвязанных и соподчиненных этапов, основные из которых:    - «внешнее» проектирование, завершающееся разработкой ТЗ на весь комплекс средств, обеспечивающих выполнение поставленной задачи;    -«внутреннее» проектирование, завершающееся разработкой конкретных объектов (отдельных компонентов комплекса, в том числе ЛА и его систем).    На этапе «внешнего» проектирования основной упор делается не на разработку конкретных объектов и изделий, а на исследование и анализ тех изменений, которые вызовет во всех сферах жизни общества создание предполагаемой технической системы. Здесь моделируются процессы функционирования комплекса, обладающего некоторыми характеристиками, при выполнении определенной задачи, например при перевозке пассажиров на некоторой (реально существующей или планируемой) сети аэродромов или при проведении предполагаемой боевой операции. Реальная компоновка и конструкция ЛА, входящего в состав комплекса, рассматривается на этом этапе в самом общем виде на уровне возможных (прогнозируемых) летно-технических, эксплуатационных и стоимостных характеристик. Тем не менее на этом этапе должны быть найдены наиболее рациональные сочетания требований, определяющие технические возможности комплекса; стоимость его создания и эксплуатации; сроки разработки, производства и поставки заказчику.    Для решения этой проблемы рассматривается возможно большее количество альтернативных вариантов комплексов, для каждого из которых оценивается также степень технического и экономического риска, определяемого возможными изменениями обстановки в будущем, располагаемыми и потенциально возможными уровнями техники и технологии, организационными и техническими возможностями предполагаемых разработчиков комплекса.    Естественно, что большинство моделей, описывающих на этом этапе проектирования функционирование комплекса и его взаимодействие с внешней средой, имеютвероятностно-статистический, эмпирический(от греч. empeiria – опыт)характер, т. е. отражают предыдущий (часто субъективный) опыт разработчиков ТЗ, построены на основе неполной или недостаточно верной информации и не дают возможности оценить события с достаточной степенью достоверности (вероятности). В такой ситуации решения принимаются на основе неоптимальногокомпромисса(от лат. compromissum – соглашение на основе взаимных уступок).    Несмотря на то, что разработанное таким образом ТЗ должно в последующем уточняться, этап «внешнего» проектирования является весьма ответственным, необходимым и обязательным, поскольку дает исходные данные для углубленной проработки ЛА на следующих этапах проектирования.    Этап «внутреннего» проектирования (или собственно проектирование) условно разделяется на последовательно выполняемые этапыпредварительного, эскизного и рабочего проектирования.Условность такого разделения определяется глубиной проработки (степенью детализации) всех систем ЛА. На этапе предварительного проектирования прорабатывается несколько концепций ЛА со степенью детализации, достаточной для того, чтобы объективно оценить преимущества и недостатки каждой из них при условии выполнения поставленного перед разработчиком ТЗ, выбрать наиболее приемлемую концепцию. При этом компромисс между весьма противоречивыми требованиями ТЗ достигается на основании более объективных результатов моделирования ЛА, его летно-технических, эксплуатационных, экономических характеристик.    Параллельно такая же работа ведется в организациях, разрабатывающих другие компоненты вновь создаваемого комплекса. Результаты этой работы позволяют вернуться к этапу «внешнего» проектирования и более точно и объективно промоделировать процесс функционирования комплекса, уточнить и конкретизировать ТЗ на разработку ЛА и других компонентов комплекса. В итоге формируется окончательный вариант ТЗ и техническое предложение(ТП), т. е.предварительный проект – «аванпроект»комплекса, объективно обосновывающий важнейшие проектно-конструкторские решения, которые останутся практически неизменными на последующих этапах разработки проекта. Это позволяет говорить, что в результате разработки ТП «устоялась» («заморозилась») схема комплекса и ЛА. Эта работа требует огромных трудозатрат, иногда уходят месяцы и годы на разработку окончательного варианта ТЗ, чтобы разработчик приступил к дальнейшей работе над проектом, если на основании материалов предварительного проекта заказчик примет решение о его целесообразности. Более подробно содержание остальных этапов «внутреннего» проектирования (эскизного и рабочего проектирования) будет рассмотрено в главе 18.    Здесь уместно еще раз подчеркнуть, что проектирование – многоступенчатый итерационный процесс с возрастающей детализацией и точностью проработок, связанный с получением достоверной и полной информации и позволяющий принимать решения на основе оптимальных компромиссов с минимальным техническим и экономическим риском.    Естественно, что создание современного ЛА требует не только применения современной методологии проектирования, но и привлечения к коллективной разработке проекта большого числа высококвалифицированных специалистов различных специальностей.