Введение к работе
Актуальность работы . Стремительное совершенствование навигашгонно-пилотажного комплекса современных летательных аппаратов (ЛА), использующее достижения микроэлектроники, особенно в направлении миниатюризации сенсорных устройств, позволило разработчикам аэрокосмической техники сформировать прогрессивную концепцию инфомационно-управляюшей системы (ИУС) ЛА'. Концепция, базирующаяся на общности дуальных вопросов управляемости-наблюдаемости ЛА ( как объекта управления ) , потребовала интеграции " проектных баз " разработчиков . Это возможно на основе внедрения в практику проектирования средств и методов оптимизации-автоматизации. Актуальность указанного наиболее остра в задачах проектирования измерительных преобразователей-объектов проектирования с "плохоформализуемой" структурой, использующих информационное преобразование сигналов различной физической природы. Тождественно актуальные требовашія экономической рентабельности этапов проектирования обусловили жизненную необходимость совершенствования аппаратно-алгоритмігческого обеспечения "сквозного" цикла проектирования подобных преобразователей. Аэрометрические преобразователи(приемники воздушных давлений) , появившиеся на борту ЛА одновременно с первыми аэронавигационными приборами, претерпели значительные изменения как в плане усложнения их конструкции, так и ужесточения комплекса требований предъявляемых к ним, особенно "со стороны" ИУС. Низкая параметрическая инвариантность аэродинамических процессов, определяющих характер информационного преобразования в этих преобразователях, делает задачу анализа-синтеза ігх моделей практически индивидуальной применительно к каждому конкретному случаю , включая даже модификационные изменения на борту ЛА. Задача наиболее проблематична на этапах натурного моделирования
в летном эксперименте. В свою очередь, полунатурный аэродинамический эксперимент обладает ограниченной адекватностью синтезируемых (в его ходе) моделей. Указанное в совокупности объясняет круг комплексных многоальтернативных задач , требующих решения ' при оптимизации конструкции аэрометрических преобразователей (АМП) в ходе проектирования с использованием средств и методов оптимизации-автоматизации процесса проектирования. Известные тенденции развития аэро-космической техники 70-х годов обозначившие: возвращение низколетающих, мало-скоростных ЛА (вертолеты, штурмовики, крылатые ракеты); концепцию космического челнока
определили объективную потребность в измерительных преобразователях "нового типа", в противоположность разработанным ранее - в ориентации на сверхзвуковые ЛА. АМП для указанных ЛА разрабатывались специализированными организациями на принципах адаптации серийных
конструкций применительно к другому типу ЛА. Наиболее рельефно задача обозначилась на рубеже 70- 80-х годов - периода интеграции целого ряда научно-технических разработок ( проектов-конкурсов НАТО ) в области аэрокосмической техники: "европейский общевойсковой истребитель, транспортный вертолет, вертолет-штурмовик" и т. п. . Фирмы-победители конкурсных программ ("Боинг Вертол", "Хьюзи- США, "Белков"- ФРГ, "Аэрос Пасьяль"- Франция ) при реализации программ столкнулись с обозначенной проблемой. Дорогостоящая необходимость значительного объема аэродинамических продувок вместе с неизбежно-большим объемом летного эксперимента делали подобные разработки " под конкретый ЛА " изначально нерентабельными, в совокупности с низкими возможностями утилизации получаемого (в ходе эксперимента) материала применительно к другому типу ЛА .
Таким образом , актуальным является : исследование АМП ИУС ЛА , структурно реализуемое на принципах организации специализированного алгоритмического сопровождения и аппаратного обеспечения процесса проектирования АМП по комплексу критериев, формируемых разработчиком ИУС , при оптимизации как параметров самого преобразователя , так и npoijecca проектирования. Т. е. максимизация характеристик проектируемого АМП при минимизации совокупных затрат на проведение всего цикла разработки от технического предложения, до серийного образца Структурная организация должна прежде всего подразумевать возможность выработки рекомендаций по созданию проектных комплексов АМП ( как звена информационного преобразования ИУСЛА) , строимых на принципах САПР и АРМ.
Цель работы состоит в исследовании аэрометрических преобразователей информзционно-управляюпшх систем ( ИУС ) ЛА , с позиций выработки рекомендаций по их проектированию в едином контуре с информационными каналами ИУС.
Задача диссертационной работы заключается в исследовании и разработке аэрометрических преобразователей ИУС ЛА с улучшенными техническими характеристиками и расширенными функциональными возможностями по сравнению с серийными преобразователями , с учетом перспектив создания аппаратно-алгоритмической структуры их оптимального проектирования по заданным (ИУС) характеристикам при минимизации проектных затрат.
На защиту выносятся:
- физико-математическая модель информационного преобразования аэрометрического преобразователя ( АМП ), применительно к вопросам ее утилизации в задачах оптимизации их характеристик и автоматизации
проектироваши по комплексу требований ( критериев ) информационно-управляющих систем ЛА;
- практические разработки отдельных вопросов алгоритмического
обеспечения и аппаратного сопровождения процессов исследования АМП,
ориентированные на возможность их сопряжения со структурами и
процедурами специализированных САПР и АРМ;
разработанные, апробированные и внедренные на предприятиях отрасли ряд образцов АМП для различного типа ЛА ( включая внедрение на серийном ЛА, в составе штатного оборудования ) , обладающих улучшенными техническими и расширенными функциональными возможностями в сравнении с серийными преобразователями ;
разработанные, апробированные и внедренные на предприятиях отрасли ряд образцов испытательных аппаратурных комплексов для исследований АМП, позволяющих повысить эффективность процесса проектирования подобных преобразователей ИУС ЛА , при существенном повышении рентабельности подобных работ.
Научная новизна диссертации состоит в применении системного
подхода к задаче исследования , конкретно, в "двухконтурном" представлении
ее структуры , способной в перспективе стать базовой в задаче оптимального
проектирования АМП : а именно в ее представлении контурами: обьектно-
оптнмального проектирования и - аппаратно-алгоритмического оптималь
ного обеспечения ( сопровождения ) , т. е. контур аппаратно-алгоритмической
реализации проектного процесса. '
Практическая ценность работы в разработанных и апробированных инженерных решениях отдельных этапов оптимального проектирования АМП, включая вопросы их (этапов) алгоритмизации и аппаратного обеспечения на примерах проектирования, изготовления и внедрения АМП на предприятиях отрасли для некоторых образцов авиационной техники ; - полученных рекомендациях по внедрению в практику разработки АМП ИУС ЛА названных средств и методов проектирования, при выполнения комплекса альтернативных начальных требований : максимизации получаемых технических характеристик АМП , в условиях минимизации проектных затрат.
Апробация. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях(симпозиумах) '.Всесоюзных: "Предотвращение авиационных происшествий в гражданской авиации" (Ленинград, X, 1982); " Управление в механических системах " (Казань. VI, 1955); "Безопасность и эффективность эксплуатации воздушного гранспорта"(Ленинград, X, 1985);"ХШ Гагаринские чтения" (Москва, ГУ, 1987); "Аналитическая механика, устойчивость и управление движением" (Казань, IX,
1987); "Информационно-измерительные системы" (ЖукоБский, ХД987); "Вопросы повышения трассовых испытательных комплексов, автоматизация обработки материалов испытаний и исследования на крупномасштабных летающих моделях" (Жуковский, X, 1990) ; Всероссийских: "Новые электронные приборы и устройства"(Москва, I, 1982); "Информационно-измерительные системы и точность в приборостроении" (Москва, XI, 1982); "Системы автоматического контроля в гибких переналаживаемых комплексах" (Москва, у, 1985); "Математическое моделирование и оптимизация энерготехыологических процессов и тепловых установок" (Куйбышев, IV, 1987); "Системы автоматического контроля и регулирования техническими объектами" (Уфа, VI, 1987); "Прогрессивные малоотходные технологии кузнеч-но-штампового производства" (Челяб-к, X, 1988); "Наука и техника: история и современное развитие" (Самара, IV, 1995); Республиканских: "Проблемы автоматизации процессов разработки нефтяных месторождений" (Казань, IV, 1983); "Пути создания и совершенствования САПР" (Казань, X, 1987 ); "Актуальные" проблемы авиастроения" (Казань, XI, 1987); "Машинные методы в задачах устойчивости и управления " (Казань, VI, 1990) , By з о в с к их: молодых ученых КАИ: (ХД982); (V,1987); итоговых КАИ (IV,1981); (IV, 1983); (IV,1985); (IV,1987); (IV,1989); итоговой КВВКИУ Ракетных войск и артиллерии ( Казань , XI , 1985 ) ; итоговой УПИ (Ульян-к , II , 1989 ) , Международных: "Феномены природы и экология человека" (Ka3ain.,VI,1994); "Медицинская физика - 93" (Обнинск, X, 1993); "Медицинская физика - 95" (Москва, XII, 1995).
Образец агшаратно-алгоритмического комплекса для исследования АМП демонстрировался в сентябре 1989 года на Международной выставки в КНР (Пекин), павильон "Разработки ученых ВУЗов СССР".
Структура и объем работы : диссертация состоит из : Введения , 5-ти глав, Выводов, Заключения, Списка использованных источников (177 наименований), Приложений . Общий объем работы 302 страницы . В работе приведено: 66 рисунков, 53 таблицы.
Публикации : по теме диссертации опубликована - 31 печатная работа ; из них 5 - авторских свидетельств . Авторских (личных) публикаций - 7. Рукописных работ ( технические отчеты, протоколы испытаний, справки ) , непосредственно выполненых автором по теме диссертации - 28 .
