Введение к работе
Диссертация посвящена разработке математического и программного обеспечения ранних этапов проектирования дозвуковых летательных аппаратов.
Актуальность работы. Задача оценки проектного решения летательного аппарата (ЛА) на основе расчета его характеристик и сопоставления с условиями технического задания и летно-техническими характеристиками аналога сформулирована как прямая проектная задача. В условиях повышения требований к авиационной технике значительно возрастает количество факторов, необходимость учета которых обусловлена поиском оптимального варианта проектируемого ЛА.
Учет влияния упругих деформаций конструкции ЛА на характеристики нагружения и функционирование авиационных систем, начиная с ранних этапов проектирования позволит повысить эффективность проектных работ и снизить объемы доработок на более поздних этапах. Однако, оценка упругих свойств и рекомендации о рациональном облике самолета могут быть сделаны только с помощью комплексных проработок на основе данных об аэродинамике, упругости, прочности, о летно-технических характеристиках, об условиях эксплуатации, о внешних воздействиях и т.п.
Результаты решения обратной задачи проектирования на основе многокритериального синтеза сложной технической системы или, иначе, построения системы с заранее заданными свойствами в связи' с многозначностью обшего решения имеют частный характер.
Несмотря на существование мощных автоматизированных расчетных комплексов, на практике, в так называемых прикидочных оценках, используются полуэмпирические соотношения и статистические зависимости, что снижает чувствительность исследований, однако, удовлетворяет требованию оперативности подобных оценок.
Таким образом, возможность многовариантного поиска решения прямой проектной задачи на ранних этапах проектирования определяется чувствительностью применяемой математической модели (ММ) к изменению проектных параметров, а также оперативностью заложенных расчетных методов.
Условием создания математического и программного обеспечения для ранних этапов проектирования и применения принципов аэроупругого проектирования является выбор оперативных численных методов расчета, универсальных расчетных схем и их автоматизация.
Цель работы - разработка математических моделей и программных модулей информационно-моделирующей системы для исследования зависимости статических аэроупругих характеристик легкого дозвукового ЛА от проектных параметров на этапах технического предложения и эскизного проекта.
Научная новизна заключается в следующем:
- разработана методика расчета статических аэроупругих характеристик
летательного аппарата на ранних этапах проектирования, в основе которой
лежат современные численные методы аэроупругости и проектирования;
- разработаны структура и алгоритм автоматизированной системы
расчета статических аэроупругих характеристик на основе комплексного
расчета аэродинамических и жесткостных свойств, а также параметров
статического нагружения и деформации на ранних этапах проектирования.
Достоверность расчета в автоматизированной системе оценивалась на основе сопоставления выходной информации с расчетными данными, результатами частотных испытаний, продувок "ОКБ Сухого" и ОКБ "Сокол", а также с характеристиками самолетов Су-29, Су-31 (ОКБ "Сухого" г.Москва) и планера СА-7У (ОКБ "Сокол" г.Казань).
Практическая ценность. Разработанная методика реализована в программных модулях автоматизированной системы расчета статических аэроупругих характеристик на ранних этапах проектирования в составе программного комплекса для оценки характеристик легкого дозвукового самолета.
Внедрение результатов. Методика, изложенная в диссертации и созданные программные модули автоматизированной системы внедрены в АООТ "ОКБ Сухого" в информационно-моделирующей системе отдела общих видов "Автоматизированный помощник авиационного конструктора" (ИМС АПАК), предназначенной для оценки характеристик легкого дозвукового самолета.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ.
Апробация роботы. Основные результаты работы докладывались на научно-технической конференции посвященной 50-летию НИЧ КГТУ по итогам работы за 1992-1993 годы 4-15 апреля 1994 года г.Казань, на международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы математического моделирования и автоматизированного проектирования в машиностроении" КГТУ им.А-Н.Тутголева г.Казань 1-3 июня 1995 г., на научно-практической конференции ВВС "Проблемы создания и испытаний авиационной техники, пути совершенствования подготовки кадров" ВВИА им.Н.Е.Жуковского г.Москва 20-22 ноября 1995 г., на II научной конференции молодых ученых и специалистов "Математическое моделирование и проектирование" г.Казань 28 июня - Іиюля 1996 г.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения (166 страниц, 38 рисунков), а также списка литературы.