|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
МАТИ |
|
Пухов Андрей Александрович |
кафедра “Автоматизированного проектирования ЛА” |
02.05.2005 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Элементы теории больших систем |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
МАТИ |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
Основныеопределения |
Критерииоценкиоценкиииограниченияограничения |
||||||||||||||||||||||||
§ Система – ……….......................….(целое, составленное из частей, соединение) |
|||||||||||||||||||||||||
§ Элемент системы – …….............................…(функциональная часть системы) |
Основные требования к критериям оценки вообще |
|
|||||||||||||||||||||||
§ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Модель - ……................................................….(формальное описание объекта) |
и самолетов в частности: |
|
||||||
§ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Связь (зависимость) - …...................................................……(степень влияния) |
1. критерий должен быть измеряемой (счетной) величиной, |
|||||||
§ Структура системы - ……..........……(функциональные взаимосвязи системы) |
способ расчета которой известен; |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
Модель системы — это ее количественное описание с помощью системы уравнений, |
2. критерий должен учитывать основную цель, ради которой |
||||||||||||||||||||||||
создается объект (самолет), а также условия и ограничения |
|||||||||||||||||||||||||
связывающих параметры и характеристики системы. |
|||||||||||||||||||||||||
Параметры |
- независимые переменные |
и их численные значения. Синонимом слова |
эксплуатации; |
|
|
|
|||||||||||||||||||
3. критерий должен включать те параметры и характеристики |
|||||||||||||||||||||||||
«параметр» является слово «аргумент». |
|
||||||||||||||||||||||||
|
объекта, влияние которых требуется |
оценить или которые |
|||||||||||||||||||||||
Характеристики - переменные и их |
численные значения, зависящие от значений |
||||||||||||||||||||||||
необходимо оптимизировать; |
|
|
|
||||||||||||||||||||||
параметров, |
а также от значений параметров и самих характеристик. Синонимом слова |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
4. необходимо, чтобы на каждом уровне принятия решения |
|||||||||||||||||||||||||
«характеристика» является слово «функция». В иерархических системах понятия «параметр» |
|||||||||||||||||||||||||
и «характеристика» имеют относительный характер, поскольку параметры верхнего уровня |
(на каждой стадии проектирования) критерии были |
||||||||||||||||||||||||
при переходе к нижнему уровню обычно превращаются в характеристики. |
непротиворечивыми; |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
Математическая модель - формализованное описание проектируемого объекта, |
5. желательно, чтобы на всех стадиях проектирования |
||||||||||||||||||||||||
установление отношений (связей) между параметрами, а также между параметрами и |
критерий был единственным. |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
характеристиками. |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
Свойствабольшихсистем
1. Система, состоящая из оптимальных элементов (подсистем), не обязательно будет оптимальной. Она должна оптимизироваться в целом, как единый объект с заданным целевым назначением. Это не означает, что оптимизация по частям не имеет смысла.
2.Система должна оптимизироваться по количественно определенному и единственному критерию, отражающему в математической форме цель оптимизации. Отсутствие такого критерия свидетельствует о нечетком понимании разработчиком стоящей перед ним задачи.
3.Система оптимизируется в условиях количественно определенных ограничений на оптимизируемые параметры. Оптимальность всегда относительна. В этих условиях весьма важной проблемой является выбор системы критериев, позволяющих для каждого рассмотренного уровня проектных задач, для каждого элемента подсистемы выбирать такие параметры и характеристики, которые бы обеспечивали
высокую эффективность системы в целом. При этом необходимо руководствоваться принципом оптимальности.
4. Если объекты элементов и подсистем всех уровней оптимальны по критериям, соответствующим системам более высокого уровня, то вся система оптимальна. Это означает, что, каждой стадии проектирования и каждой подсистеме авиационного комплекса самолета может соответствовать свой критерий оценки, все они должны быть непротиворечивы, отвечая общим целям АК.
Основныеправилавыборакритериев
1.Необходимо, чтобы критерии, используемые в случае оптимизации его элементов и подсистем, являлись показателями качества соответствующих систем более высокого уровня.
2.В случае оптимизации параметров объектов, имеющих прямые функциональные связи, необходимо, чтобы эти объекты были оптимальны по критерию оценки системы, функции которой они выполняют.
3.При выборе оптимальных параметров объекта, определяющих иерархические функциональные связи, в качестве критерия следует принимать показатель качества системы высшего уровня, ограничивающий рамки влияния этих параметров.
Метод решения многокритериальных задач Парето
¾эффективность системы возрастает, если возрастает эффективность по всем критериям (по сравнению с некоторым начальным состоянием); ¾эффективность системы увеличивается, если улучшаются значения одного или нескольких критериев, а значения остальных не изменяются.
¾ состояние, при котором нельзя больше улучшить значение хотя бы одного из критериев оценки, не ухудшая значения хотя бы одного из других критериев, свидетельствует о достижении оптимума Парето.
Все известные критерии можно систематизировать по различным признакам, например, по содержанию (технические, экономические, военные, социальные, смешанные, и т.д.), по способу исчисления (детерминированные, вероятностные), по структуре (в виде суммы, произведения, дроби).
Себестоимостьестоимость перевозокперевозок
a = 100A
kком.mком.Vрейс.
где А — расходы на эксплуатацию самолета в течение летного часа, руб/ч, Кком — коэффициент коммерческой нагрузки, учитывающий
среднегодовую неполную загрузку самолета из-за сезонности перевозок.
МАТИ |
|
Пухов Андрей Александрович кафедра “Автоматизированного проектирования ЛА” 02.05.2005 |
15 |
|
|
||
Типы проектных моделей |
|
||
МАТИ |
|
||
Геометрические |
описывают отношения между параметрами самолета и характеристиками его формы и |
|
|
|
модели |
размеров. С их помощью по выбранной компоновочной схеме и некоторым обобщенным |
|
|
|
параметрам определяется геометрия самолета - его обводы, площади, объемы, сечения |
|
|
|
крыла, оперения и фюзеляжа. Данные этой модели используются для весовых, |
|
|
|
аэродинамических и прочностных расчетов, компоновки самолетов, графического |
|
|
|
отображения результатов проектирования, а также разработки технологической оснастки и |
|
|
|
программ для станков с числовым программным управлением. |
|
Весовые модели |
объединяют систему отношений между геометрией самолета и особенностями его |
|
|
|
|
конструктивно-силовой схемы, структурой и размещением оборудования и снаряжения, |
|
|
|
условиями нагружения и массой всего самолета и отдельных его элементов. |
|
Аэродинамические |
связывают геометрию самолета и его аэродинамические характеристики (коэффициенты |
|
|
|
модели |
аэродинамического сопротивления, подъемной силы, моментов и величины сил и |
|
|
|
моментов для различных условий полета). |
|
Модели силовой |
описывают отношения между габаритами, рабочими параметрами двигателя и его тягой и |
|
|
|
установки |
расходом топлива для различных условий полета, |
|
Динамическая модель |
самолета описывает его летные и маневренные характеристики (диапазон скоростей, |
|
|
|
|
дальность, скороподъемность, потолок и т.д.) в функции его аэродинамических, весовых |
|
|
|
характеристик и характеристик силовой установки. |
|
Модели устойчивости |
связывают характеристики статической и динамической устойчивости и управляемости |
|
|
и управляемости |
самолета относительно трех осей с его аэродинамическими, весовыми (инерционными) и |
|
|
|
|
геометрическими характеристиками. |
|
Прочностные модели |
позволяют выявить связи между аэродинамическими, весовыми и геометрическими |
|
|
|
|
характеристиками самолета и характером нагружения силовых элементов конструк-ции, |
|
|
|
уровнем напряжения в них и величинами деформации. |
|
Модели компоновки и |
позволяют произвести взаим-ную пространственную увязку основных компонентов |
|
|
|
центровки |
самолета. Они отражают сложные связи характеристик устойчивости и управляемости, |
|
|
|
аэродинамических и весовых с характеристиками, диктуемыми эксплуатационными и |
|
|
|
другими требованиями. |
|
Экономические модели |
отражают связи технических параметров самолета с затратами на его проектирование, |
|
|
|
|
изготовление и эксплуатацию. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
|
|
МАТИ |
Пухов Андрей Алекса дрович кафедра “Автоматизированного проектирования ЛА” 02.05.2005 |
||
|
Проектная модель поверхности |
|
|
|
|
МАТИ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17 |
|
МАТИ |
Пухов Андрей Александрович кафедра “Автоматизированного проектирования ЛА” 02.05.2005 |
|
|
Обобщенные конструктивные параметры |
|
|
|
МАТИ |
|
|
|
|
ОКП это формализованный параметр, определяющий некоторые относительные характеристики конструкции самолета
Весовые ОКП, характеризующие степень совершенства компоновки и конструкции самолета.
Коэффициент плотности компоновки K комп = |
G нвн |
V c |
|
|
|
|
|
|
|
|
П |
|
|
|
|
|
G пн |
||||||
Коэффициент полезной нагрузки пустого |
|
|
кПН |
= |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
самолета |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G п |
|||||
Удельный поверхностный вес конструкции |
|
|
|
ОМПЛ |
= |
|
Gпл |
|||||||||||||
G |
|
|||||||||||||||||||
планера |
|
|
|
|
|
___ C |
|
|
|
|
SОМ |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G |
пл |
|
|||||||||
Удельный объемный вес конструкции |
|
|
GПЛ |
= |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
Vc |
|||||||||||||||||
планера |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Весовая отдача по топливу, отнесенная |
|
__ П |
|
GТВН |
|
|
||||||||||||||
|
G Т = |
|
|
|||||||||||||||||
к весу пустого самолета: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G П |
|||||||||
Весовая отдача по полной |
|
|
G |
+Gкн+Gснар |
||||||||||||||||
GН = |
||||||||||||||||||||
нагрузке |
Т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
G0 мах |
GΠ |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Относительный вес пустого самолета |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
GΠ |
= |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Gо |
|
||||||||||||
ОКП могут рассматриваться как критерии качества ОКП могут рассматриваться как критерии качества
(совершенства) объемно-весовой компоновки проектируемого (совершенства) объемно-весовой компоновки проектируемого самолета Cистема ОКП инвариантна по отношению к самолетам самолета Cистема ОКП инвариантна по отношению к самолетам различных типов и поколений.
различных типов и поколений.
Геометрические ОКП, характеризующие уровень совершенства внешней и внутренней компоновки
Относительная |
|
|
МИД = |
SМИД |
|
|
|
|||||||||||||
площадь миделевого |
S |
|
|
|
||||||||||||||||
SПЛАН |
||||||||||||||||||||
сечение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Относительный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
VТ |
|
|
|
|
||
объем топливных |
|
|
|
|
|
|
|
V Т |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
= VС |
|||||||||||||
баков |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Относительная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
SОМ |
|
|||||
|
|
|
|
|
SОМ |
= |
|
|||||||||||||
омываемая поверхность |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
самолета |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
|||||
|
|
|
ПЛАН = |
SПЛАН |
||||||||||||||||
Относительная плановая |
S |
|||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||
поверхность самолета |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
SОМ |
||||||
Относительная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
SДВ |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
площадь лобовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S ДВ = SМИД |
||||||||||||||||
проекции двигателей |
|
|
|
|
||||||||||||||||
Комплексные ОКП, характеризующие уровень совершенства самолёта в целом.
Взлётная |
|
|
|
|
|
P0 |
|||
|
P0 = |
||||||||
тяговооружённость |
|
|
G0 |
|
|||||
Удельная взлётная нагрузка |
__ |
= G0 |
|||||||
на крыло |
|
p |
0 |
|
S |
||||
Максимальное |
KMAX |
|
|
Cy |
|||||
аэродинамическое |
= |
||||||||
Cx |
|||||||||
качество |
|
|
|
|
|
|
|||