- •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
2.2. Иерархия систем летательного аппарата. Специализация инженеров, создающих системы.
Первый полет нового ЛА – событие неординарное. С момента выработки окончательного ТЗ до первого полета ЛА проходит 5–10 лет, эксплуатация боевых самолетов продолжается еще 5–10 лет, самолетов гражданской авиации – 15–20 лет. За это время техника и технология уходят далеко вперед, ЛА морально стареет, становится неконкурентоспособным по отношению к вновь созданным ЛА. Кроме того, на такой длительный срок практически невозможно прогнозировать изменение политической, экономической ситуации и появление новых технических решений, приводящих к резкому, скачкообразному развитию техники. Поэтому процесс разработки технических требований к будущим проектам идет непрерывно. Это позволяет не только своевременно начать новую разработку, скорректировать или прекратить работу над уже начатыми проектами, но и для поддержания конкурентоспособности находящейся в эксплуатации техники или вести ее непрерывную модернизацию (франц. modernisation, от moderne – новейший, современный), т. е. изменение отдельных элементов конструкции и систем без принципиального их преобразования, или проводить ее модификацию . Работа специалистов по формированию предварительного ТЗ на проект может быть определена как исследование, анализ того, какие изменения произойдут с известной им системой (обществом, природой) в результате воздействия на нее вновь создаваемой системы (АК или РКК) и насколько это соответствует поставленным целям. Этой работой занята сравнительно небольшая часть специалистов ОКБ (специалисты по системному анализу, боевой или транспортной эффективности), привлекающих к ней в качестве консультантов специалистов- проектировщиков. Современные ОКБ заняты не только перспективными разработками. Работа над проектом ЛА на стадиях эскизного и рабочего проектирования, обеспечение работы серийных заводов, модернизация или модификация ЛА, находящихся в эксплуатации, – этим заняты в основном проектировщики всех специальностей. Работа специалистов-проектировщиков может быть определена как синтез (от греч. synthesis – соединение) новой системы (технического комплекса), воздействие которой на известную проектировщику внешнюю среду произведет в ней запланированные проектировщиком изменения. Такой подход коренным образом отличается от исследования и анализа и вырабатывает у проектировщика совершенно иные навыки мышления, чем у исследователя. Синтез – это процесс поиска такого технического решения, анализ которого исследователем должен показать, что это решение не только отвечает требованиям, но и является наилучшим (оптимальным) вариантом из всех альтернатив, способных удовлетворить ТЗ. В силу противоречивости требований ТЗ и множества возможных способов их удовлетворения оптимальное техническое решение всегда является компромиссом решений, предлагаемых участвующими в работе проектировщиками различных специальностей. Причем это свойственно не только проекту комплекса в целом, но и любому его компоненту, вплоть до простейшей детали. Естественно, что соображения любого специалиста, участвующего в синтезе проекта, играют важную роль в поиске оптимального решения. Естественно и то, что каждый специалист склонен считать требования своей дисциплины важнейшими. Более того, в междисциплинарных работах человеческий фактор оказывает огромное влияние и на разработку методологии принятия решений, и на сам процесс проектирования. Коллектив специалистов, представляющих различные дисциплины, должен выработать стратегию принятия решения, определить «правила компромисса». Причем для каждого ЛА эти правила существенно различны, как и различны критерии эффективности. Малая масса, малое аэродинамическое сопротивление, которое испытывает ЛА в полете, высокая надежность всегда желательны, но получены они могут быть только за счет каких-либо других характеристик ЛА. С другой стороны, малая масса более важна для космического аппарата, чем для пассажирского самолета; малое аэродинамическое сопротивление более важно для сверхзвукового истребителя, чем для вертолета; высокая надежность при длительном сроке службы более важна для межпланетного ЛА, чем для одноразовой летающей мишени. С 30-х годов, когда началась специализация проектировщиков (появились узкие специалисты – аэродинамики, прочнисты, технологи и т. д. и организационно оформились соответствующие бригады), в специальной литературе по проектированию регулярно появляются рисунки, которые с различными вариациями иллюстрируют возможные результаты проектирования, при котором требования одних специалистов подавляют требования других. Рис. 2.1. представляет возможные результаты проектирования самолета только узкими специалистами различных бригад.
Рис. 2.1. Самолеты, спроектированные узкими специалистами бригад. |
От квалификации конструктора зависит результат работы предприятий, проектирующих, изготавливающих и эксплуатирующих ЛА, потому что в конечном итоге именно по чертежам конструктора воплощаются в металле идеи всех специалистов, участвующих в работе над проектом. Все специалисты ОКБ так или иначе работают на конструктора: вырабатывают исходные данные для конструирования или анализируют (моделированием или в процессе натурных испытаний) работу конструктора, оценивая ее эффективность.
К сожалению, ведущая роль конструктора в создании конечного продукта проектирования (летательного аппарата) в отечественной практике незаслуженно принижена, часто недооценивается не только другими инженерно-техническими работниками ОКБ, но и специалистами, финансирующими и планирующими работу предприятий.
Психологически любому специалисту трудно согласиться с ведущей ролью какой-либо другой специальности, считать свою дисциплину ведомой, т. е. сознательно поставить ее на более низкую (по отношению к ведущей) ступень иерархической структуры. Практически невозможно с помощью только передовой методологии и организации работы проектировщиков преодолеть невидимые и сложные барьеры между представителями различных профессий и специальностей.
Каждый специалист, вступающий в процессе проектирования в междисциплинарное сотрудничество, должен четко и ясно осознавать не только свое место и роль в этой работе, но, что не менее важно, понимать цели, позиции и критерии, которыми руководствуются другие специалисты, реализующие выполнение ТЗ.