При проектировании ЛА прежде всего вырабатывается его концепция (от лат. conceptio - понимание, система представлений) - замысел, основной конструктивный принцип, который закладывается в проект и обеспечивает возможность выполнения ТЗ, выданного заказчиком, в соответствии с заданными критериями эффективности.
На этой стадии проектирования основное внимание уделяется формированию облика ЛА. Выбирается схема, оцениваются возможные летно-технические характеристики ЛА как транспортной (несущей) системы, намечаются состав и функциональные возможности систем (оборудования) ЛА, определяемые спецификой выполняемой ЛА задачи, оговоренной в ТЗ на проект, определяется в первом приближении взлетная масса самолета, которая (см. гл. 9) может служить (при прочих равных условиях) критерием эффективности при выборе проектного решения.
Создание проекта ЛА - это сложный, многоступенчатый процесс. Выполняются несколько итераций (от лат. iteratio - повторение) -циклических проработок проекта с возрастающими детализацией и точностью, в результате которых с системных позиций согласованно решаются все вопросы и создается техническая документация, регламентирующая все этапы жизненного цикла ЛА.
В основе проектирования с системных позиций лежит предположение о возможности расчленения системы на составляющие ее относительно самостоятельные подсистемы - системы нижнего уровня. В качестве таких систем при проектировании самолета обычно выделяют системы, приведенные на рис. 1.4. Здесь же показана функциональная связь систем самолета с требованиями ТЗ и характерными массами самолета. Характерными массами обычно являются: т0-взлетная масса самолета; тк - масса конструкции самолета; тпн- масса полезной (коммерческой) нагрузки; тсн-масса снаряжения и оборудования, которое обеспечивает определенные условия комфорта для полезной нагрузки на борту; тоу -масса оборудования управления, которое обеспечивает эксплуатацию самолета в заданных условиях; тсу - масса силовой установки, обеспечивающей необходимую скорость полета для доставки полезной нагрузки за время Т на расстояние L; mТ- масса топлива на борту.
Показанный на рис. 1.4 пассажирский самолет Ил-86 - иллюстрирует облик самолета. Облик и компоновку самолета в основном определяют:
планер самолета - крыло с рулевыми поверхностями (элеронами), фюзеляж (франц. fuselage от fusele - веретенообразный, fuseau -веретено), горизонтальное оперение с рулями высоты, вертикальное оперение с рулями направления;
система управления самолетом;
взлетно-посадочные устройства - шасси, взлетно-посадочная механизация крыла (закрылки и предкрылки).
Планер самолета, система управления, взлетно-посадочные устройства и силовая установка (двигатель и топливная система) образуют собственно самолет, т.е. транспортную (несущую) систему.
Остальные системы, показанные на рис. 1.4, определяют специфику (тип) самолета, т.е. обеспечивают выполнение самолетом основной задачи, сформулированной в ТЗ на проектирование.
Пассажирское бортовое или специальное оборудование и системы кондиционирования и индивидуального жизнеобеспечения создают необходимые условия комфорта и обслуживания полезной нагрузки.
Системы спасения и десантирования и системы защиты (противопожарная, антиобледенительная) обеспечивают выживаемость полезной нагрузки и самолета в целом в аварийной ситуации.
Пилотажно-навигационное и радиотехническое оборудование обеспечивает навигацию и пилотирование самолета в заданных условиях эксплуатации.
Энергетическое оборудование (электрические, гидравлические и газовые системы) обеспечивает функционирование основных систем самолета.
| Условия комфорта и обслуживания К
|
| Заданная дальность доставки L
|
| Заданное время доставки полезной нагрузки Т
|
| Условия эксплуатации и применения У,
|
| Параметры и характеристики полезной нагрузки
|
| Рис. 1.4. Функциональная связь систем и характерных масс самолета с требованиями ТЗ
|
| Взлетно-посадочные устройства
|
| Пассажирское бортовое или специальное оборудование
|
| Системы кондиционирования и индивидуального жизнеобеспечения
|
| Системы спасения и десантирования
|
| Пилотажно-навигационное оборудование
|
| Радиотехническое оборудование
|
| 1976 г. Ил-86 mо=208 ООО кг
|
| Рис. 1.6. Укрупненная компоновочная схема орбитального космического комплекса "Мир"
|
В самолете, как и в любой другой системе нет резких функциональных границ между подсистемами (системами нижнего уровня). Взаимосвязи между подсистемами достаточно сложны, поэтому границы между ними размыты. Одна из основных задач при проектировании -максимально точно и объективно определить роль каждой системы и описать взаимосвязи этой системы с другими системами в процессе функционирования. Проследим некоторые группы связей между системами самолета.
1. Тяга двигателя, входящего в состав силовой установки,
передается на конструкцию планера самолета. Двигатель получает воздух от воздухозаборников по воздуховодным каналам, а топливо - из баков-отсеков. Воздухозаборники, воздуховодные каналы и баки-отсеки органически входят в силовую конструкцию планера самолета.
2.С вала двигателя снимается мощность для привода генераторов электроэнергии. От компрессора двигателя отбирается горячий воздух для подачи его в кабину и приборные отсеки (система кондиционирования) и для борьбы с обледенением конструкции (система защиты).
3.Электротехническое оборудование вырабатывает электроэнергию для работы практически всех систем самолета (например, радиостанций, системы освещения пассажирских салонов, привода подкачивающих насосов в топливных баках, электромеханизмов в системе управления).
4.Пилотажно-навигационное оборудование выдает информацию практически для всех систем самолета (например, для системы управления работой силовой установки и управления рулевыми поверхностями при автоматическом пилотировании самолета).
Другой пример - показанная на рис. 1.6 укрупненная компоновочная схема орбитального космического комплекса на базе орбитальной станции "Мир" (базовый модуль) 3, дооснащенной состыковавшимися с ним на орбите технологическими и исследовательскими модулями "Кристалл" 7, "Природа" 5, "Квант" 2, "Квант-2" 4, "Спектр", который на рисунке не виден (его загораживают панели солнечных батарей 6 базового модуля "Мир").
Связь орбитального комплекса "Мир" с Землей осуществлялась с помощью одноразовых транспортных кораблей "Союз ТМ" 1 для доставки на орбиту и возвращения на Землю экипажей и грузов и "Прогресс" для доставки грузов, а также американского многоразового орбитального корабля "Спейс шаттл" 9, стыкующегося с комплексом через универсальный стыковочный узел 8.
Даже первое знакомство с этими летательными аппаратами дает представление о сложности проблем, которые приходится решать специалистам, работающим в ОКБ, НИИ и авиакосмической промышленности.
2014-02-02
475
