Основной задачей проектирования по частям является обеспечение оптимальности проектируемой части. Стоит заметить, что из теории проектирования сложных систем известно, что система, состоящая из локально оптимальных частей, не является оптимальной. Но это не является следствием того, что оптимизация по частям не имеет смысла.
Оптимизация по частям имеет смысл в случаях:
1) Оптимизация но частям совпадает с оптимизацией системы в целом, если параметры отдельных частей независимы
2) В ряде случаев оптимизация в целом невозможна или затруднена из-за сложности или неопределенности ее математической модели, в этом случае приходится оптимизировать систему по частям, надеясь, что результат будут близки к оптимальному.
3) Если критерий оптимизации является или единым для частей системы, а также для системы в целом, или является частью общего критерия оптимизации, хорошо реагирующей на изменение независимых параметров данной части самолета.
Например, единым критерием оптимизации может быть получение наименьшей массы самолета при взлете. Такой критерий может дать возможность оптимизировать части самолета без обращения к математической модели и принять более сложную математическую модель. Составляющие части критерия показывают рациональное направление дальнейшей работы по совершенствованию данной части самолета.
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЧАСТЕЙ САМОЛЕТА
В процессе проектирования отдельной части самолета существуют следующие задачи:
1) Выбор оптимальных величин основных параметров и геометрических размеров.
2) Выбор оптимальных материалов и технологических процессов.
3) Обеспечение удобства и минимальных затрат на эксплуатационное обслуживание данной части самолета.
В зависимости от величины основных параметров, таких как: удельная нагрузка на крыло, тяговооруженность, площадь крыла и др., и от заданных летно-технических характеристик выбираются и оптимизируются основные параметры и геометрические размеры частей самолета:
— для крыла: удлинение, угол стреловидности, сужение, относительные толщины профилей у корня и на конце крыла, угол поперечного V, характеристики геометрической и аэродинамической крутки, выбор механизации.
— для фюзеляжа: мидель, удлинение, длина фюзеляжа (удлинения носовой и хвостовой частей фюзеляжа).
— для оперения: плечи горизонтального и вертикального оперения, площади этих оперений, площади рулей, сужения и удлинения.
— для шасси и силовых установок: размеры стоек и колес шасси, размеры воздухозаборников и сопел, мидели гондол двигателей или гондол обтекателей шасси и др.
Выбор этих параметров и размеров позволяет уточнить величину взлетной массы и провести вторую итерацию – уточнение основных параметров самолета и основных параметров и размеров крыла, фюзеляжа, оперения и других частей самолета.
Выбор оптимальной формы частей самолета связан с выбором:
— профилей крыла и оперения, а также с законом распределения их по размаху;
— положения крыла и оперения относительно фюзеляжа и взаиморасположения ГО и ВО;
— поперечного сечения фюзеляжа и обводов носовой и хвостовой частей фюзеляжа;
— положения шасси и возможности уборки шасси в крыло или фюзеляж;
— формы воздухозаборников, гондол двигателей, пилонов, на которых эти гондолы установлены, и сопловых устройств.
В выборе форм возникает необходимость взаимной увязки отдельных частей самолета c целью уменьшения взаимного влияния данных частей на характер совместного обтекания их воздушным потоком, возникает возможность отрицательной интерференции или, наоборот, создания положительной интерференции.
Узнать подробнее о кафедре КиПЛА и ее деятельности можно в официальном Инстаграм-аккаунте кафедры https://www.instagram.com/kipla_ssau/